莱斯大学的迈克·威廉姆斯 电子显微镜图像显示了莱斯大学工程师用来催化一氧化碳转化为乙酸的铜纳米立方体
学分:王集团/森夫特集团/莱斯大学 一种甜蜜的新工艺让酸变得更加实用
莱斯大学的工程师们正在利用连续催化反应器将一氧化碳直接转化为乙酸——这是一种广泛使用的化学试剂，可以给醋调味。连续催化反应器可以有效利用可再生能源，生产出高纯度的产品
莱斯布朗工程学院的化学和生物分子工程师王浩天和托马斯·森夫特尔实验室的电化学过程解决了以前试图将一氧化碳还原成乙酸的问题
这些过程需要额外的步骤来纯化产品
这种环境友好型反应器使用纳米级的铜立方体作为主要催化剂，并配有独特的固态电解质
在150小时的连续实验室操作中，该装置产生了一种在水中含高达2%乙酸的溶液
这种酸性成分的纯度高达98%，远远好于早期催化一氧化碳生成液体燃料的尝试
细节出现在《美国国家科学院院刊》上
除了醋和其他食物，乙酸在医学应用中被用作防腐剂；作为油墨、油漆和涂料的溶剂；和普通白胶的前体醋酸乙烯酯的生产
莱斯大学的工程师开发了一种直接从一氧化碳中生产液态乙酸的反应器
该反应器使用铜纳米立方体催化剂和固态电解质
学分:朱鹏/莱斯大学插图 莱斯工艺建立在王实验室的反应器上，从二氧化碳(CO2)中生产甲酸
该研究为王(最近被任命为帕卡德研究员)赢得200万美元的国家科学基金(NSF)资助以继续探索将温室气体转化为液体燃料奠定了重要基础
“我们正在将产品从一碳化学品甲酸升级为两碳化学品，这更具挑战性，”王说
“传统上，人们在液体电解质中生产乙酸，但它们仍然存在性能差以及产品与电解质分离的问题
" “当然，乙酸通常不是由一氧化碳或二氧化碳合成的，”森弗勒补充道
“这是关键所在:我们正在把我们想要减少的废气转化为有用的产品
" 在铜催化剂和固体电解质之间进行了仔细的耦合，后者是从甲酸反应器中带出来的
“有时候铜会通过两种不同的途径产生化学物质，”王说
“它可以将一氧化碳还原成乙酸和酒精
我们设计了铜立方体，其中一个面有助于碳碳耦合，另一个面的边缘将碳碳耦合导向乙酸，而不是其他产品
" 森夫特尔和他的团队的计算模型帮助改进了立方体的形状因子
“我们能够显示立方体上有不同类型的边缘，基本上是更多的波纹表面，这有助于打破某些碳氧键，这些键以这样或那样的方式控制产品，”他说
“拥有更多边缘网站有利于在正确的时间打破正确的束缚
" 森夫特尔说，这个项目是理论和实验如何结合的一个很好的证明
“这是一个很好的工程例子，从反应堆组件的集成一直到原子级的机制，”他说
“它符合分子纳米技术的主题，展示了我们如何将其扩展到现实世界的设备
" 王说，开发可扩展系统的下一步是提高系统的稳定性，进一步减少过程所需的能量
水稻研究生朱鹏和刘春燕和夏川，J
埃文斯·阿特维尔-韦尔奇博士后研究员是这篇论文的共同主要作者
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