Structural Modification Effect of Se‐doped Porous Carbon for Hydrogen Evolution Coupled Selective Electrooxidation of Ethylene Glycol to Value‐added Glycolic Acid

过电位 乙二醇 材料科学 电催化剂 化学工程 析氧 无机化学 催化作用 电化学 化学 有机化学 物理化学 电极 工程类
作者
Daehee Jang,Minseon Park,Junbeom Maeng,Jungseub Ha,Sehun Choi,Nayeon Kim,Min Ho Seo,Won Bae Kim
出处
期刊:Small [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smll.202404540
摘要

Abstract The ethylene glycol oxidation reaction (EGOR) has attracted attention because ethylene glycol (EG), which exhibits large‐scale production and a low market price, can be reformed into valuable glycolic acid (GCA) with the cogeneration of high‐purity hydrogen gas during the reaction. In this study, a noble catalyst material of Pt nanoparticles supported on Se‐doped porous carbon (Pt/SePC) is prepared and investigated for the selective electrochemical oxidation of EG to GCA. Pt/SePC achieved a maximum EG conversion of 94.6% and GCA selectivity of 84.4% and maintained this high performance with negligible degradation during durability tests. Furthermore, the EGOR required lower overpotential rather than the oxygen evolution reaction, thus the EGOR coupled with the hydrogen evolution reaction can reduce the cell overpotential to 0.60 V, which is much lower than that of water electrolysis (1.58 V). The effect of Se doping is investigated through experimental analyses and density functional theory (DFT) calculations, and they shows that Se modified the binding energy of Pt nanoparticles and the adsorption energy of reactants by lattice deformation and charge density modification. This study provides scientific insights and strategies for electrocatalyst design for the selective oxidation of polyols to value‐added chemicals via the cogeneration of hydrogen gas.
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