Редокс-медиаторное окисление глюкозы до глюконовой кислоты на анодах с нанесенными высшими оксидами никеля в щелочной среде

Abstract

Исследовано редокс-медиаторное окисление глюкозы до глюконовой кислоты на анодах с нанесёнными высшими оксидами никеля в щелочной среде, с in situ генерированными активными формами кислорода (АФК). Разработаны электроды для нанесения высших оксидов никеля с пористой матрицей, представляющей композитный материал (технический углерод и ФП- 4Д). Изучено влияние плотности тока, температуры, концентрации реагента, схемы введения АФК на кинетику и селективность непрямого окисления глюкозы до глюконовой кислоты. Проведенные исследования показали, что глюкоза и продукты ее окисления блокируют активные центры на поверхности электрода, отвечающие за регенерацию высших оксидов никеля, и снижают электрохимическую активность электрода. Дополнительное введение высокореакционных АФК путем добавления пероксида водорода в объём электролита способствует более глубокому окислению промежуточных продуктов, и приводит к минерализации глюкозы до диоксида углерода и воды. В схеме с катодным восстановлением молекулярного кислорода до пероксида водорода и регенерацией NiOOH на аноде, окисление глюкозы протекает с селективностью тока 28,7 % на процесс образования глюконовой кислоты.

The oxidation of glucose to gluconic acid on anodes with the redox- mediators system deposited of the higher nickel oxides in an alkaline medium, to use in situ generated active forms of oxygen has been investigated. Electrodes are designed for the depositing of higher nickel oxide at the porous matrix, which represents the composite material (carbon black and teflon). The effect of current density, temperature, reagent concentration, the scheme of the introduction of active form of oxygen on the kinetics and the selectivity of indirect oxidation of glucose to gluconic acid has been investigated. The studies have shown that active sites on the electrode surface, responsible for the regeneration of the higher oxides of nickel are blocked by glucose and its oxidation products, and it is to reduce the electrochemical activity of the electrode. Additional introduction of active forms of oxygen by the addition of hydrogen peroxide in the electrolyte promotes deeper oxidation of intermediate products, and leads to the mineralization of glucose to carbon dioxide and water. In the scheme with the cathodic reduction of oxygen to hydrogen peroxide and regeneration of NiOOH at the anode, the oxidation of glucose proceeds with the current yield is 28.7 % for the production of gluconic acid.