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综述

电催化乙二醇氧化制乙醇酸:机理与策略

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  • 西南民族大学化学与环境学院,国家民委基础化学重点实验室,四川 成都 610041.

网络出版日期: 2026-09-07

Electrocatalytic Oxidation of Ethylene Glycol to Glycolic Acid: From Mechanism and Catalyst Design to Emerging Neutral Electrolyte Systems

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  • Key Laboratory of General Chemistry of the National Ethnic Affairs Commission, School of Chemistry and Environment, Southwest Minzu University, Chengdu 610041, Sichuan Province, China.

Online published: 2026-09-07

摘要

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)废弃物的处理既是环境负担,也是碳资源的损失。PET经碱性解聚可得对苯二甲酸和乙二醇。利用可再生电力驱动乙二醇电催化氧化制取乙醇酸——即生物可降解聚乙醇酸的单体,是一条可持续转化路径。然而,乙二醇氧化反应(EGOR)存在多条竞争反应途径,既可能生成C2产物(乙醇酸和草酸),也可能生成C1产物(甲酸和CO2),因此如何实现乙醇酸的高选择性生成是该领域的核心难题。本文综述了近年来在乙二醇选择性电氧化制乙醇酸方面的研究进展,重点涵盖催化剂设计策略、反应机理认识以及电解质体系的演变与发展。在催化剂设计方面,贵金属(Pt、Pd、Au)及其复合物在碱性介质中可实现90%以上的乙醇酸选择性,法拉第效率接近95%,多主元合金为调控活性位点的电子结构提供了新机遇。借助原位衰减全反射表面增强红外吸收光谱(ATR-SEIRAS)、在线质谱和密度泛函理论(DFT)计算等机理研究手段,阐明关键中间体(Pt表面的CH2OH–CHO、OCH2–CHO)及竞争节点,其中COad可作为反应路径的特征指示物。最后,本文讨论了关键挑战与未来发展方向,开发低成本、高稳定性且高选择性的催化体系,并解决放大生产与产物纯化方面的挑战。

本文引用格式

张曼, 李雪, 彭馨玉, 王琳, 陈文文, 阳耀月 . 电催化乙二醇氧化制乙醇酸:机理与策略[J]. 电化学, 0 : 0 . DOI: 10.61558/2993-074X.3624

Abstract

Polyethylene terephthalate (PET) waste represents both an environmental burden and a loss of carbon resources. Alkaline depolymerization of PET yields terephthalic acid and ethylene glycol (EG). Electrocatalytic oxidation of EG to glycolic acid (GA), the monomer of biodegradable polyglycolic acid (PGA), offers a sustainable route driven by renewable electricity. However, the ethylene glycol oxidation reaction (EGOR) involves competing pathways toward C2 products (GA and oxalic acid) and C1 products (formic acid and CO2), making selective GA production a central challenge. This review provides a comprehensive overview of recent progress in selective EG-to-GA electrooxidation from catalyst design, mechanistic understanding, and electrolyte system evolution.
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