Převratný objev: Nový katalyzátor pro výrobu chloru a louhu je vysoce účinný a odolný

Vědecký tým z Hefei Institutes of Physical Science, Čínské akademie věd, pod vedením profesora Yina Huajieho vyvinul vysoce výkonný katalyzátor pro chlor-alkali elektrolýzu.

Vědecký tým z Hefei Institutes of Physical Science, Čínské akademie věd, pod vedením profesora Yina Huajieho vyvinul vysoce výkonný katalyzátor pro chlor-alkali elektrolýzu. Tento objev, publikovaný v časopise Nature Communications, představuje významný krok vpřed v průmyslové výrobě chloru a louhu, které jsou klíčové chemikálie.

Konvenční anodové materiály používané pro reakci vývoje chloru (CER) v procesech elektrolýzy solanky se potýkají s problémy, jako je nedostatečná katalytická aktivita, selektivita, vysoké náklady a nízká stabilita v náročných provozních podmínkách. Tým se zaměřil na systematický výzkum designu katalyzátorů, regulace aktivních míst a reakčních mechanismů, aby tyto výzvy překonal.

Výsledkem je nový katalyzátor s označením 3D Ce–Co₃O₄, který vznikl zavedením atomárně dispergovaného ceru (Ce) do spinelového Co₃O₄ s trojrozměrně uspořádanou makroporézní strukturou. Strukturální charakterizace odhalila, že atomy ceru zaujímají oktaedrická místa kobaltu, což způsobuje lokální strukturální zkreslení a vytváří podkoordinovaná aktivní centra kobaltu schopná přímo adsorbovat chloridové ionty. In situ charakterizace a výpočty z teorie funkcionálu hustoty dále ukázaly, že dopování cerem posouvá aktivní místo z kyslíkového na kobaltové, čímž optimalizuje adsorpci chloridových iontů, zvyšuje katalytickou aktivitu a účinně potlačuje korozi mřížkového kyslíku.

Elektrochemické testy prokázaly, že v kyselém roztoku chloridu sodného dosahuje katalyzátor vynikajícího výkonu. K pohonu reakce vývoje chloru s téměř dokonalou selektivitou vyžaduje velmi nízké přepětí. V podmínkách simulujících průmyslovou chlor-alkali elektrolýzu udržel stabilní provoz po delší dobu při vysoké proudové hustotě průmyslové úrovně. Tyto výsledky podtrhují silný potenciál 3D Ce–Co₃O₄ pro chlor-alkali elektrolýzu a nabízejí slibnou strategii pro vývoj účinných a odolných CER katalyzátorů bez použití drahých kovů.