非对称活性中心耦合PET升级回收与海水节能制氢的创新研究

来自国内的研究人员针对清洁能源生产与塑料回收双重挑战，开发了Ru-(CoCu)2V2O7@Cu2O电催化剂。该催化剂通过Co─O─Ru非对称活性中心实现动态电子离域，在乙二醇氧化反应(EGOR)中高效选择性生成乙醇酸(GA)并伴随H2生产，仅需0.68 V@RHE即可达到100 mA cm-2，GA法拉第效率达96.6%，为塑料升级回收与绿色制氢提供了创新范式。

　　

这项突破性研究巧妙地将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衍生的乙二醇(EG)通过电化学升级回收为高附加值乙醇酸(GA)，同时从海水中节能生产氢气。研究人员设计了一种具有革命性的Ru-(CoCu)₂V₂O₇@Cu₂O电催化剂，其独特的Co─O─Ru非对称活性中心可触发动态电子离域效应。这种精妙设计使得在乙二醇氧化反应(EGOR)过程中，关键中间体OCCH₂OH和OH能够分别在Ru位点和Co位点定向结合，同时完美保持C─C键的完整性。

该催化剂展现出惊人的EGOR性能，仅需0.68 V_@RHE即可达到100 mA cm^-2的电流密度，与传统析氧反应相比节能60.1%。即使在工业级条件下(1.0 V_@RHE，约600 mA cm^-2)，仍能保持96.6%的法拉第效率和93.5%的GA选择性，突破了现有催化体系的性能瓶颈。当在流动池中以200 mA cm^-2运行时，该系统可同时实现PET水解液转化为GA(0.0299 mmol min^-1)和从天然海水生产H₂(1.531 mL min^-1)，并在100 mA cm^-2下运行120小时后性能衰减不足12%，展现出卓越的稳定性。

这项研究通过整合亲氧过渡金属与贵金属，利用非对称活性中心打破EG分子对称性，实现了羟甲基的定向去质子化和C2产物的及时脱附，为协同解决塑料升级回收和绿色氢能生产两大全球性挑战提供了创新性解决方案。