甾体激素类药物是仅次于抗生素的第二大类化学药物。甾体醇氧化是一类重要的化学反响,传统甾体醇氧化选用重金属铬作为化学氧化剂,该工艺道路不安全、铬馇处理困难。甾体醇电催化氧化(ECO)是一种更简略、更经济的办法,可拿来组成杂乱的甾体羰基产品,但由于甾体醇分子结构较为杂乱,位阻大,在水中的溶解度差,因而,甾体醇电催化氧化依旧存在严重应战。别的,耦合甾体醇电催化氧化与析氢反响(HER)能够一起取得高的附加价值化学品和H2,其理论总法拉第功率(FE)为200%。但是,甾体醇电催化氧化在釜式反响器中面对反响动力学缓慢、电流密度低、反响时间过长等问题,因而导致高能耗和低时空产率。因而,开发高效电催化剂及电反响器,以一起完成高电流密度下甾体醇类中间体电催化氧化和电解水制氢至关重要。
根据以上问题,浙江工业大学钟兴教授和王建国教授团队以“多标准模仿-电催化剂-SPE膜电极-电反响器”为研讨思路,为处理铬氧化问题,开发了少铬、无铬电催化醇氧化。在合理规划高功能电催化剂的一起,开发三维多孔SPE膜电极及接连活动式电反响器,完成高效反响与传递协同,在工业电催化氧化高的附加价值甾体醇类中间体方面表现出优异的选择性和时空产率,一起在电解水产氢中也表现出优异的HER功能。这项作业为甾体醇氧化辅佐制氢战略供给了重要的思路。
在最新的研讨作业中,团队选用多标准模仿与试验相结合的办法,在三维多孔石墨毡上组成了铬掺杂NiO(Cr-NiO/GF)和Ni3N(Cr-Ni3N/GF)纳米片电催化剂,完成了高电流密度一起甾体醇电催化氧化制备甾体羰基产品和电解水产氢,其阳极甾体羰基产品时空产率为48.85 kg/(m3·h),阴极H2生产率为18.2 L/h(图1)。
DFT核算标明,阳极Cr-NiO的Cr位点将作为吸附位点,经过酮氧效果吸附ACTH的酰胺基团,有利于甾体醇分子在电极外表富集,然后协同Cr-NiO/ACT催化系统增强甾体醇电催化氧化反响功能(图2)。
该协同的Cr-NiO/ACT催化系统在高电流密度(200 mA/cm2)下对一系列甾醇中间体及芳香族醇类化合物都表现出较好的电催化功能。该项作业不只提醒掺杂对电催化氧化及析氢反响功能影响,且为在实践使用中规划更具立异性和高效的工业电催化剂供给了辅导。
《德国使用化学》(Angewandte Chemie)创刊于1888年,是德国化学学会(GDCh)的官方期刊并由Wiley–VCH出书。作为化学范畴的威望期刊,《德国使用化学》涵盖了化学研讨的一切的范畴,刊发包含新闻、总述、观念、通讯、研讨论文等在内的各种内容。