Cobalt and nitrogen co-modified graphitic carbon: a bifunctional catalyst for thermocatalytic and electrocatalytic oxidation of HMF to FDCA

双功能 催化作用 碳纤维 化学 电催化剂 氮气 无机化学 材料科学 电化学 有机化学 电极 复合数 物理化学 复合材料
作者
Yang Gao,Shilin Fan,Bin Zhu,Soliman I. El-Hout,Jinghui Lyu,Jian Zhang,Chunlin Chen
出处
期刊:Catalysis Today [Elsevier]
卷期号:440: 114847-114847 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.cattod.2024.114847
摘要

Biomass energy has gained significant attention due to its renewability and clean, low-carbon characteristics. We prepared a Co@NC-a catalyst using the complexation-carbonation-acid etching method, which can catalyze both thermochemical and electrochemical HMF selective oxidation reactions. In thermocatalysis, it can achieve 100% HMF conversion and 94.4% FDCA yield at 65 °C and 0.2 MPa O2. In electrocatalysis, 100% HMF conversion and 73% FDCA yield were also realized. Significantly, graphitized carbon contributes to the aerobic oxidation of HMF due to its excellent electrical conductivity, which promotes electron transfer during the reaction. Additionally, a comparative study of the activation energy of this catalytic system in electrocatalysis and thermocatalysis showed that electrocatalysis is kinetically more favorable. The energy efficiency calculation also indicates electrocatalysis is more energy efficient than thermocatalysis.
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