Electrosynthesis of chlorine from seawater-like solution through single-atom catalysts

过电位 电催化剂 催化作用 无机化学 电合成 电化学 化学 选择性 氯化物 化学工程 电极 物理化学 有机化学 工程类
作者
Yangyang Liu,Can Li,Chun Hui Tan,Zengxia Pei,Tao Yang,Shuzhen Zhang,Qianwei Huang,Yihan Wang,Zheng Zhou,Xiaozhou Liao,Juncai Dong,Hao Tan,Wensheng Yan,Huajie Yin,Zhao‐Qing Liu,Jun Huang,Shenlong Zhao
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:114
标识
DOI:10.1038/s41467-023-38129-w
摘要

The chlor-alkali process plays an essential and irreplaceable role in the modern chemical industry due to the wide-ranging applications of chlorine gas. However, the large overpotential and low selectivity of current chlorine evolution reaction (CER) electrocatalysts result in significant energy consumption during chlorine production. Herein, we report a highly active oxygen-coordinated ruthenium single-atom catalyst for the electrosynthesis of chlorine in seawater-like solutions. As a result, the as-prepared single-atom catalyst with Ru-O4 moiety (Ru-O4 SAM) exhibits an overpotential of only ~30 mV to achieve a current density of 10 mA cm-2 in an acidic medium (pH = 1) containing 1 M NaCl. Impressively, the flow cell equipped with Ru-O4 SAM electrode displays excellent stability and Cl2 selectivity over 1000 h continuous electrocatalysis at a high current density of 1000 mA cm-2. Operando characterizations and computational analysis reveal that compared with the benchmark RuO2 electrode, chloride ions preferentially adsorb directly onto the surface of Ru atoms on Ru-O4 SAM, thereby leading to a reduction in Gibbs free-energy barrier and an improvement in Cl2 selectivity during CER. This finding not only offers fundamental insights into the mechanisms of electrocatalysis but also provides a promising avenue for the electrochemical synthesis of chlorine from seawater electrocatalysis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
不如看海完成签到 ,获得积分10
刚刚
刚刚
直率心锁完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
3秒前
青街向晚发布了新的文献求助10
4秒前
顺心的墨镜完成签到,获得积分10
5秒前
时光倒流的鱼完成签到,获得积分10
5秒前
xzz完成签到,获得积分10
5秒前
认真的画板完成签到,获得积分10
6秒前
温柔的蛋挞完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
和光同尘发布了新的文献求助10
6秒前
标致冬日完成签到,获得积分10
8秒前
黄瓜橙橙发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
Haley完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
我爱科研完成签到 ,获得积分10
10秒前
研学弟完成签到,获得积分10
11秒前
忧心的红酒完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
小瓶盖完成签到 ,获得积分10
13秒前
绍成完成签到 ,获得积分10
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
Dailei发布了新的文献求助10
15秒前
bkagyin应助tyzsail采纳,获得10
15秒前
jia完成签到,获得积分10
15秒前
luo完成签到 ,获得积分10
16秒前
MOMO完成签到 ,获得积分10
16秒前
zsj完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
还单身的湘完成签到,获得积分10
19秒前
我是老大应助忧心的红酒采纳,获得10
19秒前
20秒前
yin景景完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
Dailei完成签到,获得积分10
21秒前
稳重的安萱完成签到,获得积分10
21秒前
TJJJJJ发布了新的文献求助10
21秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Coking simulation aids on-stream time 450
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
Novel Preparation of Chitin Nanocrystals by H2SO4 and H3PO4 Hydrolysis Followed by High-Pressure Water Jet Treatments 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4015737
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3555681
关于积分的说明 11318391
捐赠科研通 3288879
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1812301
邀请新用户注册赠送积分活动 887882
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 812027