8月17日消息，arXiv 8月14日收到的论文（编号2608.14351）由Songbo Ye、Hao Li等学者完成，针对环氧丙烷（PO）绿色生产提出电催化新范式：直接电化学环氧化以水为氧源，替代当前依赖氯气或过氧化物氧化剂的危险工艺路线，而其核心挑战在于抑制竞争性析氧反应、控制氧原子转移选择性。

研究的第一项发现是方法论层面的：丙烯环氧化选择性无法仅用氧吸附能描述，而是由氧吸附、零电荷电位（PZC）与外加电位三个变量共同决定。团队将理论计算与pH-电场耦合微动力学建模结合，横跨41种金属-氮-碳单原子催化剂系统筛选，首先识别出最优氧吸附窗口并锁定钴（Co）为最有利金属中心；进一步发现通过外围取代基调控PZC的同时可基本保持最优氧吸附能量学——这提供了一个独立于吸附能的第二设计维度，用于进一步优化本已占优的Co活性位点。

通过这种顺序多维设计策略，CoPc-NH2-CNT（氨基取代酞菁钴/碳纳米管）被确定为最优催化剂，在水相电解液、常温常压条件下实现70-80%的环氧丙烷法拉第效率——为水相直接丙烯环氧化设定的纪录值。

论文的产业意义在于确立了界面静电学作为电催化选择性氧转移的可独立调控设计维度。环氧丙烷是聚氨酯与丙二醇链的关键中间体，全球年需求数百万吨级别，现行氯醇法工艺产生大量含氯废水与钙盐副产物；若电化学路线的法拉第效率与电流密度能继续爬升并耦合可再生电力，将为这一大宗化学品的脱碳生产提供路径。 （来源：arXiv）