PAN-templated synthesis of layered Co3O4 nanosheets for rapid reduction of 4-NP to 4-AP: Improved formation of unique Co3+-rich (440) facet on the crystal lattice of Co3O4

催化作用 X射线光电子能谱 化学 晶体结构 聚丙烯腈 结晶学 面(心理学) 选择性催化还原 核化学 化学工程 无机化学 有机化学 社会心理学 工程类 心理学 人格 聚合物 五大性格特征
作者
Mintesinot Dessalegn Dabaro,Richard Appiah-Ntiamoah,Meseret Ethiopia Guye,Hern Kim
出处
期刊:Journal of environmental chemical engineering [Elsevier]
卷期号:11 (6): 111496-111496
标识
DOI:10.1016/j.jece.2023.111496
摘要

The efficient reduction of 4-nitrophenol (4-NP) to 4-aminophenol (4-AP) using Co3O4 in NaBH4(aq) requires the precise control of hydride (Hδ-) and protic hydrogen (Hδ+) generation. Currently, this is achieved using (311) facet-dominated Co3O4 with Co2+-rich edges that favor Hδ- activation leading to poor performance. Herein, we employ the ladder-like structure of oxidized polyacrylonitrile (PAN) to fine-tune the growth of the (311)-to-(440) facets in layered Co3O4 nanosheets. This yields a balanced distribution of Co3+/Co2+ edge sites, leading to enhanced catalytic activity. Our catalyst is prepared by air-annealing a mixture of cobalt acetate (Co(OAc)2) and PAN at 500 oC. The mass ratio of Co(OAc)2 to PAN dictates the (311)/(440) facet ratio (i.e., Y). Specifically, a ratio of 0.25/0.4 (P-0.25-500) gives Y= 1.12. Meanwhile, at ratios of 0.05/0.4 (P-0.05-500) and 0.5/0.8 (P-0.5-500), Y increases to 1.25 and 1.27, respectively. XPS analysis confirms that the surface Co3+/Co2+ distribution (X) on P-0.25-50, P-0.05-500, and P-0.5-500 is 0.43, 0.41, and 0.39, respectively, highlighting a direct relationship between the (440) exposure and Co3+ concentration. The rate of 4-NP reduction (i.e., kapp) on P-0.25-500, i.e., ~2.84×10-2 s-1 is 3.1x and 3.6x faster than P-0.05-500 (~9.16×10-3 s-1) and P-0.5-500 (~7.81×10-3 s-1), respectively. P-0.25-50's performance is comparable to that of state-of-the-art noble metal catalysts and higher than commercial Co3O4, and it maintains a decent catalytic retention of 88.84% after six recycles, demonstrating high stability. Our research presents a simple yet highly effective method for achieving balanced Hδ+ and Hδ- activation edges in Co3O4, resulting in superior 4-NP reduction activity.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
慕航发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
预约梦想发布了新的文献求助10
2秒前
是然宝啊完成签到,获得积分10
2秒前
Orange应助ardejiang采纳,获得10
2秒前
维多利亚少年完成签到,获得积分10
4秒前
星辰大海应助WW采纳,获得10
5秒前
asdfqwer发布了新的文献求助10
5秒前
nonoNOSHEEP发布了新的文献求助10
5秒前
peansant发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
实力不允许完成签到 ,获得积分10
6秒前
Fairy发布了新的文献求助30
9秒前
9秒前
封似狮发布了新的文献求助30
10秒前
wy完成签到,获得积分10
11秒前
WW完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
13秒前
敏子完成签到,获得积分10
15秒前
jingzhuxiu发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
17秒前
ardejiang发布了新的文献求助10
17秒前
领导范儿应助axing采纳,获得10
17秒前
慕青应助nonoNOSHEEP采纳,获得10
18秒前
敏子发布了新的文献求助10
18秒前
曾经的曼巴完成签到,获得积分10
19秒前
wy发布了新的文献求助10
19秒前
起风了发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
穿越cl完成签到,获得积分10
22秒前
m(_._)m完成签到 ,获得积分0
22秒前
大力出奇迹完成签到,获得积分10
23秒前
妙妙完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
深情的迎海完成签到,获得积分10
28秒前
霹雳娇娃关注了科研通微信公众号
30秒前
crillzlol完成签到,获得积分10
30秒前
烟花应助fifteen采纳,获得10
33秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
An Introduction to Geographical and Urban Economics: A Spiky World Book by Charles van Marrewijk, Harry Garretsen, and Steven Brakman 600
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3154423
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2805324
关于积分的说明 7864266
捐赠科研通 2463518
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1311381
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 629574
版权声明 601821