ChemSusChem：无定形RuO2催化剂在水环境下选择性Kolbe电解制备烷烃二聚体

近日，香港城市大学能源与环境学院Jason Chun-Ho Lam团队在ChemSusChem期刊报道了一种具有无定形态的RuO2电催化剂用于Kolbe电解反应。该研究为建立电催化高效脱羧偶联反应体系提供新的设计思路，同时为Kolbe电解提供了新的候选材料。
 
 
挥发性脂肪酸（VFA）通常是由易腐烂的废物通过厌氧消化产生的，例如可发酵的木质纤维素或食物垃圾。将挥发性脂肪酸通过催化反应转化为烷烃，不仅可以对生物质资源进行合理化利用，还可以实现可再生的生物燃料生产。然而，挥发性脂肪酸一般是在水环境中产生的，对它们的分离和纯化往往需要巨大的能量，远远超过其自身的能量值。在这种情况下，开发挥发性脂肪酸制备烷烃的催化体系是尤为重要的。Kolbe电解反应可以在水环境中将挥发性脂肪酸通过脱羧反应转化为碳氢化合物，从而实现碳中性生物燃料的生产。当前Kolbe电解仍存在不少挑战，如电极价格高昂、材料稳定性差等。因此，开发高效稳定的电催化材料是当前的研究重点。
基于上述背景，香港城市大学能源与环境学院Jason Chun-Ho Lam团队通过在水热合成过程中引入表面活性剂，制备出具有无定形的RuO2（a-RuO2）电催化剂。电化学研究结果表明，与晶态以及商品化的RuO2相比，a-RuO2具有更高的电催化Kolbe反应性能。与此同时，该a-RuO2催化剂具有良好的化学稳定性，在长循环条件下，催化剂结构没有发生明显变化。该团队还详细讨论了电流强度、反应温度、酸碱性、电解质浓度对于Kolbe电解产物选择性的影响。总而言之，本研究为制备电催化活性高、稳定性好、适用于Kolbe反应的富缺陷型RuO2电催化材料提供了一种简单、低成本的方法。
论文信息Amorphous RuO2 Catalyst for Medium Size Carboxylic Acid to Alkane Dimer Selective Kolbe Electrolysis in an Aqueous Environment
Dr. Chong Wang, Kaixin Liu, Yangxin Jin, Dr. Shuquan Huang, Prof. Jason Chun-Ho Lam
ChemSusChem
DOI: 10.1002/cssc.202300222