Angew. Chem. ：电化学重整废弃PET塑料衍生的乙二醇制备乙醇酸

通过化学手段将废弃的PET塑料转化为其单体或高附加值的化学品是解决当前日益严重的塑料污染、缓解化石资源枯竭的有效途径之一。可再生电能驱动的电化学氧化提供了一种可持续的策略，可以直接在碱性溶液中将乙二醇氧化成高附加值的化学品，与此同时在阴极产生氢气。迄今为止，铂和钯等贵金属材料被认为是最佳的乙二醇氧化电催化剂，然而这类催化剂极易吸附羰基中间体而中毒失活。此外，由于乙二醇氧化涉及复杂且不可控的氧化过程，包括C1和C2途径，产物选择性差。目前报道的研究主要集中在将乙二醇完全氧化为C1产物（甲酸或CO₂），与完全氧化相比，将乙二醇选择性的氧化为特定的高价值C2产物更有意义，且更具挑战。

近日，中国科学院理化技术研究所陈勇研究员团队与香港大学Edmund C. M. Tse教授合作，设计并合成了一种Pd-Ni(OH)₂复合电催化剂，通过Pd和Ni双位点的协同作用可以将乙二醇高选择性的氧化为乙醇酸，同时阴极产生氢气。乙二醇转化率为93.2%时，乙醇酸的选择性高达91.6%。甚至在工业级电流密度(600 mA·cm^-1)下，催化剂仍然具有高法拉第效率和选择性（> 85%）。此外，该催化剂在流动电解池中连续工作200小时以后，性能仍然保持稳定，优于目前所有报道的钯基乙二醇氧化催化剂。

结合实验和理论计算结果表明：1) Ni(OH)₂的引入可以在较低的电位下生成OH*活性物种，该物种不仅促进了乙二醇到乙醇酸的氧化，而且有利于去除毒化的羰基活性物种，从而实现催化剂的高活性和高稳定性；2）具有低d带中心的Pd位点和亲氧性的Ni位点可以协同促进生成的乙醇酸从活性Pd位点快速脱附和转移到非活性Ni位点，避免过度氧化，从而实现催化剂的高选择性。

该项研究不仅提供了一种电化学氧化乙二醇制备乙醇酸的高效催化剂，同时为废PET塑料的上循环和节能析氢创造了新的机会。

论文信息

Concerted and Selective Electrooxidation of PET-derived Alcohol to Glycolic Acid at an Industry-level Current Density over a Pd-Ni(OH)2 Catalyst

文章的第一作者为中科院理化所特别研究助理刘福来博士、香港大学博士生高旭涛。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中科院-香港大学新材料联合实验室基金以及中国博士后科学基金等资助项目的资助。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202300094