氢氧化物的电化学脱氢在形成高价态金属活性位点用于5-羟甲基糠醛的氧化(HMFOR)制备高附加值2,5-呋喃二甲酸(FDCA)非常重要。
有鉴于此,华中科技大学王得利教授、河南师范大学陈野博士等报道苯甲酸配体修饰NiCo(OH)x纳米线(BZ-NiCo(OH)x),这种BZ-NiCo(OH)x催化剂具有丰富的缺电子Ni/Co位点进行HMFOR催化反应。
本文要点
(1)
由于苯甲酸配体具有非常强的吸电子能力,因此大幅度增加BZ-NiCo(OH)x电化学活化晶格羟基官能团,并且促进羟基官能团脱氢(M2+-O-H⇌M3+-O),从而显著增强形成缺电子的高价态Ni/Co位点。DFT模拟计算结果显示脱离的质子能够与苯甲酸形成氢键的方式促进质子转移。
(2)
BZ-NiCo(OH)x通过Ni/Co位点协同对羟基和醛基官能团的协同氧化,在HMFOR电化学氧化反应中得到优异的性能,在1.4 V过电势达到111.20 mA cm-2电流密度,达到NiCo(OH)x的四倍。FDCA的产量达到95.24 %,法拉第效率达到95.39 %。这种配体杂化催化剂设计策略有助于发展和设计应用于生物质转化的高性能过渡金属电催化剂。
参考文献
Xupo Liu, Xihui Wang, Chenxing Mao, Jiayao Qiu, Ran Wang, Yi Liu, Ye Chen, Deli Wang, Ligand‐Hybridization Activates Lattice‐Hydroxyl‐Groups of NiCo(OH)x Nanowires for Efficient Electrosynthesis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202408109
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202408109