本网讯(通讯员 刘金凤)近日,bv伟德源自英国始于1946青年教师夏东教授在国际著名化工期刊《AIChE Journal》上发表了题为“Sonocatalytic carbon dioxide reduction for syngas production over surface-roughened CuxO catalyst”的研究论文。bv1946伟德官网为该论文的第一单位,夏东教授为第一作者,牛津大学James Kwan教授和曼彻斯特城市大学Laurie A. King教授为共同通讯作者。
超声催化(Sonocatalysis)作为声化学与催化科学交叉的前沿领域,正为化学工程带来深刻的变革。该技术利用超声波在液体中产生的空化效应,形成局部高温高压的极端微环境,从而显著提高化学反应过程中的传质与传热效率。这一特性直击化学工程长期面临的核心挑战——如何突破传统热催化中高温高压的能耗瓶颈与传质限制。从催化剂制备到反应工程,超声技术正深度融入化学工程的各个分支。随着机理研究的深入和反应器工程的推进,超声催化有望成为化学工程实现绿色、低碳转型的重要技术支撑。
在碳循环经济加速转型发展的时代背景下,该研究致力于开发将CO2高效转化为高值化工原料的电驱动超声催化技术。该论文报道了一种表面粗糙化的廉价铜基催化剂用于水相介质中的超声催化CO2还原,实现了显著的CO2-to-CO转化,同时伴随H2生成,从而获得可调比例的合成气(CO/H2),该比例适用于费托合成及甲醇合成等工艺。此外,通过改变溶液组成(如KHCO3, CH3COOK和KCl),能够系统性地调控合成气中CO与H2的比例,这一发现首次揭示了溶液介导的选择性调控机制,拓展了超声催化CO₂还原体系的维度。在长期实验中,催化剂在CO2饱和的KHCO3溶液中持续反应后,表面形貌发生演变,该变化反而有利于超声催化,表现为长期运行中CO生成速率进一步提升。该成果不仅凸显了铜基催化剂在CO2饱和溶液超声催化转化制合成气方面的应用前景,同时引入“溶液工程”作为一种全新的产物选择性调控策略,为CO2资源化利用开辟了新的研究方向。
《AIChE Journal》创刊于1955年,由Wiley-Blackwell出版,是化工领域的国际顶级期刊。该期刊聚焦化学工程领域,涵盖生物分子工程、反应工程、热力学等15个技术方向,并持续拓展生物技术、环境工程等新兴领域。(审稿 古双喜 杨海波)
原文链接:https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.70605