Atomic Pt Embedded in BNC Nanotubes for Enhanced Electrochemical Ozone Production via an Oxygen Intermediate-Rich Local Environment

催化作用 电化学 臭氧 密度泛函理论 氧气 化学工程 氧原子 析氧 材料科学 化学 分子 电极 纳米技术 物理化学 计算化学 有机化学 工程类
作者
Yu Gu,Shibin Wang,Huaijie Shi,Jun Yang,Suiqin Li,Haiyang Zheng,Wenbin Jiang,Jia Liu,Xing Zhong,Jianguo Wang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:11 (9): 5438-5451 被引量:67
标识
DOI:10.1021/acscatal.1c00413
摘要

Environment-friendly electrochemical ozone production (EOP) is a promising route for in situ sterilization and discoloration applications. Herein, a Pt-SAs/BNC catalyst with Pt single atoms embedded into B/N codoped nanotubes is rationally designed and prepared. The process provides a local environment rich in oxygen intermediates and hence improves the EOP performance in neutral media by influencing the EOP thermodynamics and kinetics. The Pt-SAs/BNC catalyst exhibits excellent EOP performance with a Faraday efficiency of 21% at the current density of 50 mA cm–2, which is almost twice as much as that of commercial β-PbO2. Density functional theory calculations further reveal the synergistic effect between the B sites and the Pt single atom of the EOP mechanism. In addition, the Pt-SAs/BNC catalyst presented a significant performance in electrodegradation of various pesticides and antibiotics, indicating the potential environmental application capabilities of Pt-SAs/BNC.
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