Stabilizing *OH intermediate by fabricating Ni3N‐MoN for scalable 5‐hydroxymethylfurfural electrooxidation

析氧 电催化剂 阳极 催化作用 化学 阴极 脱质子化 化学工程 无机化学 物理化学 有机化学 电化学 电极 离子 工程类
作者
Shaowei Yang,Ying Guo,Jie Yang,Runze Gao,Zhi‐Min Liao,Haidong Shen,Haoxi Wang,Lifeng Jiang,Buxing Han,Qiuyu Zhang,Hepeng Zhang
出处
期刊:Aiche Journal [Wiley]
卷期号:71 (3)
标识
DOI:10.1002/aic.18690
摘要

Abstract Achieving large‐scale coupling of organic electrooxidation and the hydrogen evolution reaction, while understanding the competition between organic electrooxidation and oxygen evolution reaction (OER), is a significant challenge. In this study, using Ni 3 N‐MoN/NF, an efficient heterojunction electrocatalyst as both anode and cathode in a 50 cm 2 continuous flow reactor, we achieved a total current of ~20 A at 2.6 V. This resulted in the highest single‐pass 5‐hydroxymethylfurfural conversion efficiency (0.049 mmol cm −2 min −1 ) and gram‐level production of 2,5‐furandicarboxylic acid. Theoretical studies revealed that MoN accelerated *OH formation and increased its deprotonation energy barrier, leading to *OH accumulation, effectively promoting organic electrooxidation and inhibiting OER. We anticipate that our foundation in understanding the reaction mechanism and catalyst design strategy can be extended to a wider range of anodic oxidation reactions.
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