Spontaneous Formation of Low Valence Copper on Red Phosphorus to Effectively Activate Molecular Oxygen for Advanced Oxidation Process

氧化法 价(化学) 氧气 分子氧 过程(计算) 无机化学 化学工程 化学 计算机科学 有机化学 操作系统 工程类
作者
Ningchao Zheng,Lejing Li,Xinhui Tang,Weiqiao Xie,Qing Zhu,Xiaoli Wang,Yekai Lian,Jimmy C. Yu,Zhuofeng Hu
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:57 (12): 5024-5033 被引量:33
标识
DOI:10.1021/acs.est.2c09645
摘要

Efficient spontaneous molecular oxygen (O2) activation is an important technology in advanced oxidation processes. Its activation under ambient conditions without using solar energy or electricity is a very interesting topic. Low valence copper (LVC) exhibits theoretical ultrahigh activity toward O2. However, LVC is difficult to prepare and suffers from poor stability. Here, we first report a novel method for the fabrication of LVC material (P-Cu) via the spontaneous reaction of red phosphorus (P) and Cu2+. Red P, a material with excellent electron donating ability and can directly reduce Cu2+ in solution to LVC via forming Cu-P bonds. With the aid of the Cu-P bond, LVC maintains an electron-rich state and can rapidly activate O2 to produce ·OH. By using air, the ·OH yield reaches a high value of 423 μmol g-1 h-1, which is higher than traditional photocatalytic and Fenton-like systems. Moreover, the property of P-Cu is superior to that of classical nano-zero-valent copper. This work first reports the concept of spontaneous formation of LVC and develops a novel avenue for efficient O2 activation under ambient conditions.
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