天津大学巩金龙／张鹏团队：电催化烯烃环氧化研究进展的综述

　　近日，天津大学新能源化工团队对电催化烯烃环氧化领域的研究历史与前沿进展进行了综述，对通过不同机制进行的电化学烯烃环氧化反应相关研究进行了总结，进一步讨论了该领域存在的问题与潜在解决策略，并对今后的发展方向进行了展望。该工作为探寻可持续电化学环氧化合物生产路线提供参考，为开发绿色电化学工艺提供了新的思路。

　　

　　导语：

　　环氧化合物，也称三元环醚，通常由烯烃经氧化反应生成，其在化工、制药和聚合物行业都有重要应用，总需求量巨大。通过传统热催化方法生产环氧化合物会消耗大量能量并伴随碳排放。利用可再生电能驱动电化学环氧化反应，提供了绿色的环氧化合物生产工艺路线，具有广阔的发展前景，并得到了越来越多的关注。因此，本综述根据不同的电催化环氧化反应机理，对此领域的发展历史与最新研究进展进行了分类与讨论，分别介绍了卤化物介导的、水参与的、氧气原位生产双氧水参与的烯烃环氧化反应，并对未来发展进行展望，有望为相关领域的研究提供参考。

　　

　　图文解析：

　　

　　图1. 卤化物介导的电催化烯烃环氧化过程

　　要点解读：在卤化物介导的电催化环氧化反应过程中，卤素离子在电场作用下氧化为游离卤素单质，烯烃在电解液中的阳极附近与其结合，通过两种可能的方式反应，在碱性条件下生成卤代醇中间体，并参与完成环氧化反应。

　　

　　图2. 水参与的电催化烯烃环氧化过程

　　要点解读：在水参与的电催化环氧化反应过程中，在碱性电解质中，阳极附近的OH?选择性地氧化烯烃，生成环氧化合物。

　　

　　图3. 氧气原位生产双氧水参与的电催化烯烃环氧化过程

　　要点解读：在氧气原位生产双氧水参与的电催化环氧化反应过程中，氧气通过还原反应，在阴极产生双氧水。在环氧化催化剂的作用下，原位形成的双氧水氧化烯烃，完成环氧化反应。

　　总结与展望：

　　尽管电催化烯烃环氧化领域已经有了诸多研究成果，但仍有一些重要问题需要深入探究。具体为：（i）反应机制的深入探究仍有不足；（ii）催化剂性能仍待提高；（iii）高效电极材料和电解槽的设计还尚不明确；（iv）电解系统与可再生发电系统的匹配方法仍为空白。针对这些问题，需要进一步开发先进原位表征方法，结合理论计算与模拟，探讨反应中间体的行为模式与反应机理，进而指导高活性催化剂的制备。同时，通过气体扩散电极与膜电极反应器的开发，克服传质阻力，提高反应系统的效率，以满足与可再生发电系统的匹配需求。通过相关策略的探索，我们相信电催化环氧化工艺路线将成为未来绿色合成的重要选择。

　　相关研究成果以“Advances in Electrochemical Oxidation of Olefins to Epoxides”为题发表在CCS Chemistry 。第一作者为张鹏教授；通讯作者为巩金龙教授；通讯单位为天津大学。

　　文章详情：

　　Advances in Electrochemical Oxidation of Olefins to Epoxides

　　Peng Zhang, Tuo Wang, and Jinlong Gong*

　　Cite this by DOI: 10.31635/ccschem.023.202202643

　　文章链接：https://doi.org/10.31635/ccschem.023.202202643

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