Two-dimensional single-crystalline mesoporous high-entropy oxide nanoplates for efficient electrochemical biomass upgrading

介孔材料 结晶度 材料科学 化学工程 电极 氧化物 纳米技术 催化作用 阴极 电合成 电化学 化学 有机化学 物理化学 工程类 冶金 复合材料
作者
Yanzhi Wang,Hangjuan He,LV Hao,Fengrui Jia,Ben Liu
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:15 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-024-50721-2
摘要

Mesoporous single crystals have received more attention than ever in catalysis-related applications due to their unique structural functions. Despite great efforts, their progress in engineering crystallinity and composition has been remarkably slower than expected. In this manuscript, a template-free strategy is developed to prepare two-dimensional high-entropy oxide (HEO) nanoplates with single-crystallinity and penetrated mesoporosity, which further ensures precise control over high-entropy compositions and crystalline phases. Single-crystalline mesoporous HEOs (SC-MHEOs) disclose high electrocatalytic performance in 5-hydroxymethylfurfural oxidation reaction (HMFOR) for efficient biomass upgrading, with remarkable HMF conversion of 99.3% and superior 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) selectivity of 97.7%. Moreover, with nitrate reduction as coupling cathode reaction, SC-MHEO realizes concurrent electrosynthesis of value-added FDCA and ammonia in the two-electrode cell. Our study provides a powerful paradigm for producing a library of novel mesoporous single crystals for important catalysis-related applications, especially in the two-electrode cell.
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