Mechanistic Insights into Selective Acetaldehyde Formation from Ethanol Oxidation on Hematite Photoanodes by Operando Spectroelectrochemistry

乙醛 化学 赤铁矿 酒精氧化 乙醇 光化学 催化作用 选择性 氧化还原 无机化学 有机化学 矿物学
作者
Jianhe Yuan,Yuling Yuan,Jingjing Zhang,Hong Xu,Zhiping Mao,Yimeng Ma
出处
期刊:Chemsuschem [Wiley]
卷期号:15 (5) 被引量:7
标识
DOI:10.1002/cssc.202102313
摘要

This study employed operando spectroelectrochemical l and photoelectrochemical methods to investigate the charge carrier dynamics of photogenerated holes in hematite for ethanol oxidation and its possible over-oxidation. Ethanol oxidation was found to form acetaldehyde with around 100 % initial selectivity and faradaic efficiency. The overoxidation of acetaldehyde was suppressed by being unable to kinetically compete with ethanol oxidation in terms of turnover frequency by a factor of ten. Temperature-dependent rate law analyses were applied to determine the activation energies of these two oxidations. For the ethanol oxidation, the activation energy was 195 meV, compared to 398 meV for acetaldehyde oxidation. These results were correlated with the valence band potential to elucidate the advantage of using hematite for safer and sustainable value-added aldehyde synthesis compared to the industrial method. The dynamics of ethanol oxidation also addressed the challenges in broad-spectrum deep oxidation of organic compounds in water purification using metal oxides.
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