近日，国际顶级期刊Nature Communications（《自然·通讯》）在线刊发了物理化学教研室朱玉荃博士的最新学术论文，论文题为“Electrosynthesis of adipic acid with high faradaic efficiency within a wide potential window”（宽电位窗口内高法拉第效率电合成己二酸），朱玉荃博士为论文共同第一作者，清华大学、湖北师范大学分别为论文第一、第二通讯单位。Nature Communications是Nature旗下综合性子刊，是SCI中科院大类一区TOP期刊，最新影响因子为16.6。
该研究开发了一种具有较高工业潜力的高效己二酸电合成催化剂。己二酸是最重要的脂肪族二羧酸之一，主要用于生产尼龙-66、聚酰胺及其他聚合物。采用环己醇和环己酮的混合物（即KA油）电催化合成己二酸被视作为一种可持续策略，可以取代需要严苛反应条件的传统方法。然而，其在工业上应用的可能性受到了低电流密度和竞争的析氧反应的极大限制。该论文报道了一种钒修饰镍基氢氧化物超薄纳米片（NiV-LDH-NS），在电氧化KA油制备己二酸的反应中，能够在宽电位窗口内（1.5~1.9 V vs. RHE）保持高法拉第效率（＞80%），实现了大电流密度下己二酸的连续生产。实验及理论研究揭示了钒修饰的两大关键作用：其一，加速了催化剂的重构；其二，增强了环己酮在催化剂表面的吸附。另外，基于此构建的膜电极组件（MEA），在工业级电流密度（300 mA cm-2）下，已二酸生产的法拉第效率达到82%，生产速率则高达1536 μmol cm-2 h-1，且可以稳定运行50小时以上。
该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。
KA油到己二酸电合成的示意图
论文信息：
Electrosynthesis of adipic acid with high faradaic efficiency within a wide potential window
Xiang Liu #, Yu-Quan Zhu #, Jing Li*, Ye Wang, Qiujin Shi, An-Zhen Li, Kaiyue Ji, Xi Wang, Xikang Zhao, Jinyu Zheng & Haohong Duan*
Nature Communications, 2024, 15, 7685.
DOI: 10.1038/s41467-024-51951-0
