Construction of electron transport channels and oxygen adsorption sites to modulate reactive oxygen species for photocatalytic selective oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-diformylfuran

吸附 化学 催化作用 氧气 电子传输链 活性氧 光催化 光化学 电子 无机化学 化学工程 环境化学 有机化学 生物化学 物理 量子力学 工程类
作者
Hengli Qian,Qidong Hou,Weijie Zhang,Yifan Nie,Ruite Lai,Huiru Ren,Guanjie Yu,Xinyu Bai,Haozhi Wang,Meiting Ju
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:319: 121907-121907 被引量:46
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2022.121907
摘要

Photocatalytic oxidation is an attractive approach for biomass valorization, but uncontrollable reactive oxygen species (ROS) inevitably initiates over-oxidation of target product, leading to low selectivity. Here we report that combining MnO 2 , WO 3 with carbon nitride (CN) enables the construction of photocatalyst with electron transport channels and oxygen adsorption sites. Owing to the rapid transfer of photo-generated electrons to adsorbed O 2 , CN-WO 3 @MnO 2 exhibited 12.5 and 0.18 times higher 1 O 2 and ∙O 2 - generation capacity than CN-WO 3 with 92.8% lower ∙OH generation capacity, respectively. With the synergistic effect of ∙O 2 - and 1 O 2 , 2,5-diformylfuran (DFF) selectivity up to 79.6% at high 5-hydroxymethylfurfural (HMF) conversion (77.6%) was attained. Both experimental results and density functional theory calculations indicate that the construction of electron transport channels and oxygen adsorption sites can deliberately modulate the generation of ROS with desired oxidation ability, thus facilitating the efficient and selective oxidation of HMF into DFF. • The oxidation of HMF to DFF is achieved by the synergistic effect of ∙O 2 - and 1 O 2 . • Efficient electron transport channels and oxygen adsorption sites was constructed. • The catalyst exhibited DFF yield of 61.8% with selectivity up to 79.6%.
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