近日，華東理工大學李春忠教授等在環氧乙烷高效制備領域取得突破。該團隊創新構建了新型氧化還原介導電催化系統，通過高效耦合二氧化碳(CO)制乙烯、乙烯制環氧乙烷的過程，實現低能量輸入以及高轉化率的環氧乙烷電催化制備。

此前電催化CO2制環氧乙烷的效率較低，整體電解池能量效率低于15%且能耗高，每生產1千克環氧乙烷所需能耗超19兆焦耳，是當前工業路線能耗的5倍。

該團隊通過在工業催化劑氧化銥上負載第六周期金屬氧化物來制備高效催化劑。其中，在、鋪、和秘氧化物中，發現負載氧化物的催化劑高效抑制關鍵中間體的降解過程，實現了陽極乙烯制環氧乙烷的法拉第效率達到90%。同時,該過程環氧乙烷產物選擇性超過98%，不存在乙烯完全氧化產生的碳排放問題。當將其與陰極氧還原反應配對時，每生產1千克環氧乙烷所需能耗僅需5.3兆焦耳，這與現有高碳排放的工業制環氧乙烷過程的能耗相當。

團隊進一步利用水氧化和氧還原這一氧化還原介導，構建了新型氧化還原介導電催化系統，通過高效耦合CO.制乙烯、乙烯制環氧乙烷的過程，實現低能量輸入的環氧乙烷電催化制備。此外，該工作實現了高轉化率的環氧乙烷電催化制備，在300毫安/平方厘米工業級電流密度下CO，制環氧乙烷的法拉第效率超過35%。

據介紹，國內外絕大多數裝置都采用乙烯直接氧化路線生產環氧乙烷，但由于該路線的乙烯完全氧化問題，使其產生大量碳排放。據相關統計,2020年全球因生產環氧乙烷所帶來的直接碳排放量超千萬噸。因此,利用電催化技術在“無碳排放”及“碳減排”條件下高效制備環氧乙烷，將為傳統化工行業帶來環保技術升級契機。