JACS:控制NiOOH活性位点定向电合成己二酸和环己酮
二羧酸和环酮,如己二酸(AA)和环己酮(CHN),是化学工业中必不可少的化合物。虽然利用电的电合成来生产它们被认为是最有前途的策略之一,但由于缺乏有效的催化剂以及对其机理缺乏了解,这些过程的应用受到了阻碍。本文通过金属基体组分自溶解、界面生长和电化学活化(标记为msig/ea)的方法制备了一系列msig/ea- NiOOH-Ni (OH)2/NF单片。所合成的催化剂具有由NiOOH组成的纳米片相互连接而形成的三维长方体结构。通过理论调控Ni3+和氧空位(OV)的含量,环己醇脱氢法制备CHN的产率为96.5%,CHN氧化法制备CHN的产率为93.6%。实验和理论研究表明,OV上Ni3+和过氧化物(*OOH)的形成促进了CHA的脱氢和CHN的氧化。这项工作为定向电合成高纯化学物质提供了一种有前途的方法。
图1.(a-e)msig/ea-NiOOH-Ni(OH)2/NF的制造过程和SEM图像、TEM图像、SAED图像、拉曼光谱和HRTEM图像的示意图。(f)行扫描沿(e)中标记的x-y矩形区域沿着测量。
图2.(a-d)msig/ea-NiOOH-Ni(OH)2/NF和con/ea-NiOOH/Ni(OH)2/NF的Ni 2 p3/2 XPS光谱、O 1 s XPS光谱、EPR光谱和带隙能量测定。(e和f)分别在msig/ea-NiOOH-Ni(OH)2/NF和con/ea-NiOOH/ Ni(OH)2/NF上的CHA转化率、CHN/AA产率。(g)在1.36 VRHE下用10 mM CHA重复电化学反应的CHA转化率、AA产率和FE。
图3.(a-d)各种精心设计的电催化剂上的CHAOR性能。误差条表示s.d.三个测量值。5NiOOH、NiOOH、1-NiOOH和h-NiOOH分别表示msig/ea-5-NiOOH-Ni(OH)2/NF、msig/ea-NiOOH-Ni(OH)2/NF、msig/ea-1-NiOOHNi(OH)2/NF和msig/ea-h-NiOOH-Ni(OH)2/NF。
图4.(a)CHA脱氢成CHN(左)和CHN在没有OV的NiOOH上氧化(右)的建议催化循环。(b)在没有OV的情况下,在OV下,CHA在NiOOH上脱氢成CHN的吉布斯自由能演化(相对于SHE)。(c)CHN在没有OV的情况下在OV下在NiOOH上氧化的吉布斯自由能演化(相对于SHE)。(d,e)分别在没有OV或具有1*OV和2*OV的情况下,CHA在NiOOH上脱氢成CHN的关键反应途径。(f)CHN在NiOOH上氧化的关键反应途径,分别为不含OV,或含1*OV和2*OV。蓝色、红色、灰色和白色球体分别代表Ni、O、C和H原子。OV对其他反应步骤的影响被省略,因为它们不会改变足够大的能量来影响整体活性。
图5.(a-c)在不含/含10 mM CHA/CHN的CHA脱氢(1.506 VRHE,pH = 12)的最佳反应条件下,msig/ea-f-NiOOH-Ni(OH)2/NF的操作拉曼光谱。(d)msig/ea-1-NiOOH-Ni(OH)2/NF与DMPO在CHN氧化的最佳反应条件(1.465 VRHE,pH = 13)下在无/有10 mM CHN的功率下的操作EPR谱。
采用金属基体自溶解/界面生长/电化学活化相结合的方法,成功制备了Ni ~(3+)和OV含量丰富的msig/ea-NiOOHNi(OH)_2/NF整体材料。该催化剂实现了81.1%的AA产率和74.9%的FE,显著优于对照催化剂con/aNiOOH-Ni(OH)2/NF。更重要的是,msig/eaNiOOH-Ni(OH)2/NF由于结构明确和简单,为全面揭示活性中心及其催化机制提供了强有力的基础。进一步的实验和计算研究表明,Ni 3+负责CHA氢化为CHN,而OV负责CHN氧化为AA。在这些见解的指导下,通过精确控制各自的活性物质并合理优化相应的反应过程,实现了CHA至CHN(96.5%产率)、CHN至AA(93.6%产率)和CHA至AA(92.2%产率)的里程碑活动。这项工作强调了深入了解逐步电化学反应的结构-功能关系的重要性,以便控制合适的活性物质。它阐明了一个潜在的路径,以精确设计更先进的工业催化剂的定向电合成高纯度,增值的化学品。
doi:https://doi.org/10.1021/jacs.3c05898
1
END
1
北京镁瑞臣科技有限公司(简称)创立于2018年3月,总部位于北京市海淀区百旺弘祥科技产业园,公司集科研仪器研发制造、销售、服务于一体,以光催化行业为经营主线,致力于环境清洁、新能源、新材料、碳中和纵向深入发展和横向拓展并行的高科技企业。具有中关村高新技术企业认证和国家高新技术企业资质,企业信用评级AAA级企业认证,ISO9001质量管理体系质量认证及多项实用新型和发明专利。
公司在光催化实验设备技术研发方面不断攻克技术难题,为光催化降解污染物、光解水制氢制氧或全解水、光催化二氧化碳还原、光催化合成氨(固氮)、光催化降解VOC、甲醛等实验提供运行更稳定、操作更便捷的实验设备整体解决方案。目前业务遍及全国,为淮北师范大学、清华大学、北京化工大学、北京大学、天津大学、上海交通大学、华东理工大学、武汉大学、西安交通大学、南京工业大学、南京林业大学、东北师范大学、福州大学、中科院物理研究所等科研机构提供了周到满意的服务,赢得了良好口碑。
全部评论(0条)
推荐阅读
-
- JACS:控制NiOOH活性位点定向电合成己二酸和环己酮
- 二羧酸和环酮,如己二酸(AA)和环己酮(CHN),是化学工业中必不可少的化合物。虽然利用电的电合成来生产它们
-
- Copure PWAX混合型弱阴离子交换柱||茶叶中11种合成着色剂的测定
- 逗点生物采用Copure? PWAX混合型弱阴离子交换柱专用柱和CommaSil? C18色谱柱开发了茶叶基质中的合成着色剂的测试方法。
-
- 元气细胞 | 一文看懂流式检测细胞活性
- 留言您的流式检测细胞活性故事,拿流式冰箱贴!
-
- 领先科技:超级微波固相多肽合成(UE-SPPS)为多肽药物带来无限可能!
- 高效的固相肽合成(Ultra-Efficient Solid Phase Peptide Synthesis
-
- 高效的连续流动合成方法
- 化学品的合成方法有两种:连续流动合成法和间歇式合成法。针对医药品:原药等精密化学的合成研究,以往注重于间歇式合成法的反复操作,最近开始连续流动合成法备受关注。
-
- 进化吧,聚合酶(系列一:定向进化)
- 进化吧,聚合酶(系列一:定向进化)
-
- 合成多肽的反相纯化 | 艾塞那肽纯化案例
- 合成多肽的反相纯化 | 艾塞那肽纯化案例
-
- Echo声波移液合成生物学的DBTL角色
- Echo声波移液合成生物学的DBTL角色
-
- 有机合成装置PPX-1000新品上市
- 节能·省空间·无氟利昂用于功能材料和药物合成的新型合成装置PPX-1000型。温度管理、搅拌控制、试剂滴加协同运行,通过级联控制实现高精度温度管理,温度调节范围-40 ~180C,操作设置、运行状态和趋势图以图形方式显示在4.3英寸彩色TF
-
- 一种高效合成司美格鲁肽的新方法
- Liberty PRO实现了以更低的成本、更快的速度和更安全的方式合成高质量的司美格鲁肽,是一种经济高效生产司美格鲁肽的合成新方法。
①本文由医疗器械网入驻的作者或注册的会员撰写并发布,观点仅代表作者本人,不代表医疗器械网立场。若内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们立即通知作者,并马上删除。
②凡本网注明"来源:医疗器械网"的所有作品,版权均属于医疗器械网,转载时须经本网同意,并请注明医疗器械网(www.120med.com)。
③本网转载并注明来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱:hezou_yiqi
参与评论
登录后参与评论