Ag3PO4-katalysator letter elektrooxidation af propylenoxid

Der er et stort behov for den grønne produktion af propylenoxid (PO) på grund af dens høje industrielle værdi. Elektrooxidationen af ​​propylen til PO har vakt videnskabsfolks interesse, fordi processen kan udføres under stuetemperatur og ikke udleder farlige stoffer.

Baseret på den tidligere udviklede Ag-elektrode, som led af dårlig aktivitet, udviklede en gruppe ledet af prof. Geng Zhigang fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi en katalysator bestående af Ag₃ PO₄ terninger med (100) facetter. Katalysatoren udviste både høj selektivitet og høj aktivitet. Resultatet blev offentliggjort i Nature Communications .

Forskere syntetiserede Ag₃ PO₄ krystaller med forskellige facetter og studerede deres katalytiske ydeevne i en elektrokemisk celle med tre rum. ¹ H nuklear magnetisk resonansmålinger afslørede, at Ag₃ PO₄ terninger med (100) facetter viste en PO-selektivitet så høj som 80 %, mens andre Ag₃ PO₄ prøver med forskellige strukturer viste lav PO-selektivitet. Sammenlignet med kommerciel Ag₃ PO₄ uden strukturelle ændringer, Ag₃ PO₄ terninger med (100) facetter i dette arbejde viste 10 gange højere partielle strømtætheder af PO (j_PO ) normaliseret af elektrokemisk overfladeareal (ECSA), som viser overlegen katalytisk aktivitet.

Density functional theory (DFT) beregninger blev også udført for at forstå reaktionsmekanismen. Det frie energidiagram antydede, at reaktionen sandsynligvis blev forudgået i en OH-relateret vej, hvor *OH frie radikaler deltog i reaktionen.

I den OH-relaterede vej er dannelsen af ​​PrOH* frit radikal det hastighedsbestemmende trin (RDS). RDS havde den laveste energibarriere på (100) facetter af Ag₃ PO₄ . Desuden opdagede forskere fra Bader-ladningsanalysen, at (100) facetter havde den stærkeste polarisering af propylen, hvilket letter brydningen af ​​π-binding og dannelse af C-O-binding. Når disse beviser tages i betragtning, er den overlegne katalytiske aktivitet af (100) facetter af Ag₃ PO₄ kan endelig forklares.

Dette arbejde tilbød en effektiv PO-elektrokatalysator og uddybede forståelsen af ​​effekten af ​​krystalfacetter i katalyse. + Udforsk yderligere

Cu-grænsefladen har betydning under CO2-elektroreduktion