通过电化学臭氧生成与微通道反应器相结合的方法，实现类固醇的高效臭氧化

《AIChE Journal?AIChE》：Efficient ozonolysis of steroids via electrochemical ozone production coupled with microchannel reactor

臭氧裂解过程中，采用电化学臭氧生成（EOP）结合连续流微通道技术，通过双表面活性剂修饰的β-PbO?催化剂实现高效稳定（>750 h）的臭氧产率，并利用微通道增强气液传质，使17α-甲基睾酮转化率达91.3%和选择性98.1%，空间时间产率提升33.7倍。CFD模拟验证了电热流模型和微通道内气体-液体行为。该集成平台为制药工业提供可控连续流氧化工艺。

　　

摘要

臭氧分解提供了一种清洁且选择性的C-C键断裂方法，但传统工艺存在臭氧合物爆炸风险和传质效率低的问题。在此研究中，我们将电化学臭氧生成（EOP）与连续流微通道臭氧分解技术相结合，用于安全地转化类固醇底物。一种经过双表面活性剂改性的β-PbO₂电催化剂（β-PbO₂-CP）在自开发的臭氧电解槽中表现出高达750小时的稳定性和高效的臭氧生成能力。精密设计的微通道反应器通过微尺度气泡动力学增强了气液传质效果，使得17α-甲基睾酮的转化率达到91.3%，选择性达到98.1%，其时空产率相比批次反应器提高了33.7倍。计算流体动力学（CFD）模拟表明，该臭氧电解槽的峰值温度降低了42.6%，预测精度达到98.9%，并阐明了微通道反应器中的气液行为。这一集成平台展示了适用于制药生产的可控连续流方法，突显了将EOP与流动化学结合用于工业氧化过程的潜力。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

作者声明，支持本研究结果的数据可在本文的支持信息中找到。图1中的TEM和SEM图像数据以及图2中的XRD、XPS测试结果数据以.zip文件形式保存在支持信息中。图3和4中的电化学实验数据也以.zip文件形式保存在支持信息中。图3中的原位ATR-SEIRAS实验数据同样以.zip文件形式保存在支持信息中。图6中的臭氧分解反应放大实验数据也以.zip文件形式保存在支持信息中。文本中的其他示例图表也包含在支持信息中。所有电化学实验（LSV、EIS）、臭氧生成测量以及图3、4和6中的连续流臭氧分解反应数据均进行了三次独立重复实验（n=3），每次测量都使用了独立样本，表1中的数据也显示了三次测量结果的分散情况。未标注误差棒的实验数据来自单次实验结果。