El proceso de desacoplamiento espacial mediado por bromuro potencia la electrosíntesis de óxido de propileno

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Zeng Jie y Geng Zhigang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS), utilizó bromuro como medio de reacción para desacoplar espacialmente el proceso de electrólisis y el proceso de conversión de propileno en la oxidación electrocatalítica de propileno, logrando una oxidación electrocatalítica eficiente de propileno para producir óxido de propileno. El estudio fue publicado en el Comunicaciones de la naturaleza.

El óxido de propileno (PO) es una materia prima universal para producir diversos productos químicos, incluidos polioles de poliéter, propilenglicol y carbonato de dimetilo. Recientemente, la síntesis electroquímica del óxido de propileno ha atraído una amplia atención.

Debido a la limitada eficiencia faradaica (-2) y la estabilidad (el propileno para producir óxido de propileno aún está lejos de su aplicación práctica. Aunque algunos académicos han realizado esfuerzos para sintetizar óxido de propileno, la eficiencia faradaica aún no es satisfactoria.

Los investigadores han disociado espacialmente el proceso de electrólisis y el proceso de conversión de propileno utilizando un medio de bromuro. En concreto, Br₂ Se produce en el ánodo y luego se transfiere a un reactor independiente para reaccionar con el propileno. El sistema desacoplado espacialmente evita el contacto directo entre el ánodo y el propileno, y se espera que la actividad y la selectividad se mantengan incluso con corrientes altas.

Además, el sistema de desacoplamiento elimina la interferencia de una gran cantidad de materia prima de entrada en la estabilidad del sistema. El sistema de bromohidrina electroquímica puede sintetizar de manera eficiente óxido de propileno utilizando papel carbón económico como ánodo. La selectividad del óxido de propileno alcanza más del 99,9 % en todos los potenciales aplicados.

Sorprendentemente, se logró una eficiencia faradaica del 91 % a 1,9 V frente a Ag/AgCl. El sistema pudo funcionar de manera estable durante 750 h (>30 días) a una densidad de corriente de 250 mAcm.^-2y la eficiencia faradaica exhibió solo una disminución del 0,73% durante todo el proceso.

Un reactor de flujo continuo amplificado con un área geométrica de electrodo de 25 cm² También se diseñó y combinó con un dispositivo de separación por destilación de diseño autónomo para verificar las perspectivas de aplicación práctica de la estrategia anterior. Después de una electrólisis continua durante 50 h a una corriente de 6,25 A, se obtuvo un total de 262 g de producto puro de óxido de propileno.

Además, la ruta electroquímica de la bromohidrina también es aplicable a la conversión eficiente de otros alquenos, incluidos los alquenos gaseosos (como el etileno, el 1-buteno y el isobuteno) y los alquenos líquidos (como el 1-octeno, el ciclopenteno y el estireno).

Estos resultados confirman la viabilidad industrial de la ruta electroquímica de bromohidrina para obtener epóxidos.