The nature of local oxygen radical boosts electrocatalytic ethanol to selectively generate CO2

化学 催化作用 激进的 氧气 光化学 单线态氧 电催化剂 活性氧 离解(化学) 键裂 选择性 羟基自由基 无机化学 电化学 有机化学 电极 生物化学 物理化学
作者
Shuanglong Zhou,Zhao Liang,Zheng Lv,Yu Dai,Qi Zhang,Jianping Lai,Lei Wang
出处
期刊:Chinese Journal of Catalysis [China Science Publishing & Media Ltd.]
卷期号:52: 154-163 被引量:1
标识
DOI:10.1016/s1872-2067(23)64503-6
摘要

Developing a high-activity and antitoxic electrocatalyst is still a demanding task. Enhancing the enrichment of oxygen species on catalysts is beneficial for thorough oxidation of ethanol to generate CO2, but the role of oxygen radicals in the process of ethanol oxidation is still ambiguous. Herein, an artificial oxidase that can catalyze oxygen to generate reactive oxygen species (ROS) in-situ has been applied in EOR for the first time and the roles of •OH, •O2−, and 1O2 in complete oxidation of ethanol were investigated. The mass activity of EOR is 18.2 A mgPt−1 in 1 mol L−1 KOH and the CO2 selectivity is 98.7%. The research showed that Sn element could optimize coordination mode on catalyst surface, which enhanced oxidase activity of the catalyst. Explored the intermediates of the reaction and evaluated the performance of the catalyst using in-situ infrared testing technology. Theoretical calculations indicate that C–C bond breakage of *CH3CO to generate *CH3 and *CO is potential determination steps in the C1 pathway. When singlet oxygen is present on the PtSn IM/C surface, the dissociation energy of C–C bond is –0.51 eV, which is lower than the 1.07 eV of hydroxyl radicals and –0.47 eV of superoxide anions.

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