Новости космоса и технологий. » Химия » Производство менее затратной и экологически чистой перекиси водорода

Производство менее затратной и экологически чистой перекиси водорода

Опубликовал: Admin, 24-10-2020, 01:01, Химия, 42, 0

Производство менее затратной и экологически чистой перекиси водорода

Австралийские исследователи под руководством Университета Нового Южного Уэльса использовали австралийский синхротрон, чтобы понять, как химическая структура усовершенствованного каталитического материала способствует его стабильности и эффективности. Такой подход потенциально позволяет производить перекись водорода (H2O2) в процессе, который является рентабельным с меньшим вредом для окружающей среды.

Водород перекись является важным химическим веществом, которое широко используется в различных областях, включая очистку сточных вод, дезинфекцию, отбеливание бумаги /целлюлозы, очистку полупроводников, горнодобывающую промышленность и обработку металлов, топливные элементы и химический синтез.

По данным международной исследовательской группы IMARC, глобальный водород Объем рынка пероксида в 2017 году оценивался в 40 миллиарда долларов США и продолжает расти.

Современные методы производства зависят от крупных химических заводов, где используется водород, атмосферный кислород и производное антрахинона используются в реакционном цикле, что является дорогостоящим, требует больших затрат энергии и не является экологически чистым.

Альтернативный подход основан на электрохимическом восстановлении кислорода (реакция восстановления кислорода) в кислотах, которое может осуществляться в условиях окружающей среды без опасных побочных продуктов.

Однако современные катализаторы для производства перекиси водорода в кислотах ограничиваются драгоценными металлами, платиной и палладием.

Другие попытки использовать переходные металлы, железо, никель и кобальт, привели к нестабильной структуре и плохим характеристикам.

В этом исследовании опубликовано в Nature Communications , исследователи реконструировали поверхность материала путем легирования углеродных нанотрубок кобальтом и азотом с образованием одноатомных катализаторов на подложке в попытке стабилизировать координированные азотом металлические центры.

Эксперименты с использованием мягкого рентгеновского излучения на австралийском синхротроне помогли прояснить и подтвердить, как структура способствует электрохимическим реакциям, необходимым для образования перекиси водорода.

«Мы использовали метод, известный как NEXAFS, спектроскопия тонкой структуры ближнего рентгеновского поглощения, чтобы посмотреть на координацию или степень окисления различных интересующих элементов - кобальта, углерода и кислорода», - сказал доктор Ларс Томсен, старший научный сотрудник по приборам. и соавтор.

Связывание эпоксидных групп (в которых одинарные связи соединяют атом кислорода с двумя соседними атомами) вместо гидроксильных групп с координированными азотом кобальт-никелевыми центрами на углеродной подложке способствовало стабильности материала и его каталитической эффективности.

Исследователи сообщили, что структура приводит к энергии связи, близкой к идеальной, что позволяет реакции восстановления кислорода протекать через почти полный путь двухэлектронного переноса.

Важно отметить, что исследованные образцы также показали рекордное образование перекиси водорода и превзошли почти все каталитические материалы, о которых сообщалось ранее.

«Одним из наиболее важных соображений является возможность обеспечить хороший урожай, а также экологические преимущества, чтобы увидеть распространение в промышленности», - сказал Томсен, который работал над синтезом метода производства зеленой стали в качестве доктора философии. кандидат.

А также объясняет усиливающий эффект эпоксидных групп на перекись водорода производства, исследование дает представление о стабилизации производительности одноатомных катализаторов в кислотных топливных элементах.

Другие рентгеновские эксперименты проводились в Advanced Photon Source в США.

Исследованием руководил к.т.н. кандидат Цинран Чжан из Лаборатории исследования частиц и катализа, возглавляемой профессором Роуз Амаль, UNSW. Среди других сотрудников - Австралийский национальный университет и CSIRO.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии