第一作者:Jun Ho Jang
通讯作者:Min Sang Kwon,Ki Tae Nam,Ung Lee
通讯单位:韩国首尔国立大学,韩国科学技术研究院
论文速览
电化学方法已成为实现净零排放的关键策略,解决了制氢、CO2捕获和转化等关键目标。本论文提出了一种电化学启动的过程,整合了氢气生产、CO2捕获和转化三项任务,同时生产出有价值的工业化学品,如氢气、碳酸乙烯酯和聚氨酯聚合物。关键在于发现以碳酸氢钠形式捕获的CO2可以用于水溶液中的有机碳酸盐合成。
通过丁二酰亚胺作为有机催化剂,与质子、溴和CO2在整个过程中发生作用,实现了这一转变。技术经济分析和生命周期评估表明,基于所提出反应路径的商业规模过程具有盈利性和环境可行性。未来,这种方法可以推广用于合成各种有机碳酸酯,对于生产锂电池电解液、碳酸酯聚合物和非异氰酸酯聚氨酯聚合物具有重要意义。
图文导读
图1:电化学氢气生产、CO2捕获和利用的集成过程。详细描述了各个步骤(RX1-RX5)如何产生碳酸乙烯酯,并进一步生成BHU。
图2:琥珀酰亚胺衍生物作用的研究。
图3:碳酸乙烯酯转化为BHUs的过程,并进一步将其转化为聚氨酯聚合物。
图4:不同二胺与碳酸乙烯酯反应生成BHUs的底物范围和产率。
图5:双羟基聚氨酯生产的技术经济分析和生命周期评价。
总结展望
本研究成功开发了一种将CO2转化为有用化学品的新方法,不仅提高了CO2的利用率,还减少了对环境的影响。通过电化学过程整合了氢气生产、CO2捕获和转化,展示了一种经济可行且环境友好的解决方案。
此外,该过程有望扩展到其他有机碳酸酯的合成,为未来的碳捕集和利用技术提供了新的方向。未来的研究将进一步优化这一过程,提高效率和规模,以实现更广泛的工业应用。
文献信息
标题:Electrochemically initiated synthesis of ethylene carbonate from CO2
期刊:Nature Synthesis
DOI:10.1038/s44160-024-00543-3
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