Efficient piezocatalytic hydrogen peroxide generation over MAX phase piezocatalysts

过氧化氢 相(物质) 化学 有机化学
作者
Yong Jia,Kai Wang,Claudia Li,Shaomin Liu
出处
期刊:Materials today sustainability [Elsevier BV]
卷期号:22: 100390-100390 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.mtsust.2023.100390
摘要

Piezocatalysis, a new catalysis technology much relying on catalyst's piezoelectric property , attracts unprecedented research enthusiasm for applications in energy conversion and chemical synthesis, such as hydrogen peroxide production. However, the reported piezocatalytic activities are not ideal and one of the reasons is the unsatisfactory piezoelectricity , urging researchers to explore new and efficient piezocatalysts. Herein, the MAX phase materials (Ti 3 AlC 2 , Ti 3 AlCN, and Ti 3 SiC 2 ) are employed as piezocatalysts for hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and reactive oxygen species generation. Results suggest that Ti 3 SiC 2 possesses the highest piezocatalytic activity with a notable H 2 O 2 yield of 871.0 μmol/g/h accompanied with small amount of reactive oxygen species, while the Ti 3 AlC 2 and Ti 3 AlCN deliver relatively lower H 2 O 2 yields of 810.6 and 835.6 μmol/g/h in pure water, respectively. A series of characterizations and analysis have been employed to understand the insights of piezocatalytic activity difference and reaction mechanism. The enhanced peizocatalytic activity of Ti 3 SiC 2 can be traced to its notable piezoelectric property and reduced electronic transfer resistance as well as the improved free charge density, all of which are favorable factors benefiting the piezocatalytic H 2 O 2 generation. Moreover, H 2 O 2 production via piezocatalysis stems from both oxygen reduction and water oxidation . • MAX phase piezocatalysts were employed for H 2 O 2 generation. • The superior piezoelectricity and catalytic activity over Ti 3 SiC 2 were achieved. • The reaction pathway of H 2 O 2 generation and enhancement mechanism were revealed. • The piezocatalyst deactivation mechanism was unveiled.
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