中性体系乙二醇电氧化制备乙醇酸研究获进展
文章导读
你可能从未想过，日常用的可降解塑料袋背后，卡住整个产业命脉的竟是一个“绿色悖论”：我们用高污染的方式生产所谓环保材料。乙二醇电氧化制酸曾被视为破局希望，但碱性体系带来的废盐堆积和分离难题，让工厂陷入“越环保越污染”的死循环。我们追踪这项技术三年，直到看到中科院理化所的最新突破——他们把反应体系从碱性拉回中性，用一种原子级分散的钯催化剂重构反应路径。这种催化剂能让水分子在单原子位点高效解离，定向输送活性氧，实现乙醇酸连续330小时稳定生成。更关键的是，它绕开了废盐陷阱，让真正意义上的绿色量产第一次接近现实。但这项技术真正可怕之处，或许不在实验室，而在它可能彻底改写化工厂的算账逻辑。
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乙醇酸作为合成聚乙醇酸（PGA）的核心单体，在可降解材料领域具有重要价值。但传统乙醇酸合成依赖巨毒原料、能耗高。电催化乙二醇氧化制备乙醇酸技术提供了协同解决方案，该方案既能推动可再生能源向产业端渗透，助力区域能源转型，又能依托本地乙二醇产能延伸产业链，还能以绿色工艺突破乙醇酸合成瓶颈，为PGA产业化提供原料支撑，加速可降解塑料普及，实现“绿电消纳—产业升级—环保治理”三重价值。
围绕以上需求，中国科学院理化技术研究所率先发展了碱性体系下乙二醇电氧化制备乙醇酸技术，并成功完成克级至十公斤级的放大制备研究。然而，碱性体系仍存在技术瓶颈：乙醇酸分离纯化流程复杂、废盐副产问题突出，这些缺陷与电催化技术所秉持的绿色化学理念相抵触，也推高了工业化落地成本。
为突破上述瓶颈，研究团队提出了中性体系下乙二醇电氧化制备乙醇酸的技术构想，进一步设计构筑了一种原子级分散Ir修饰的Pd催化剂（Ir1Pd‑SAA）。该催化剂具有高密度Ir–Pd界面结构，可有效构筑活性中间体*OH传输网络，在强化*OH介导的乙二醇电氧化反应的同时，可抑制*OH自身脱氢副反应。
原位谱学表征结果证实，Ir1Pd‑SAA可在Ir单原子位点实现H2O高效解离生成*OH中间体，随后*OH在原子尺度内定向溢流至相邻Pd活性位点，进而高效驱动乙二醇电氧化反应的进行。电化学性能测试表明，Ir1Pd‑SAA展现出优异的催化性能，其中乙醇酸选择性达80.1%，法拉第效率达76.3%，且可实现330小时以上的连续稳定运行。
相关研究成果发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。
中性体系下电催化乙二醇制备乙醇酸示意图
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这个催化剂真心厉害，选性高。