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繼Sci. Adv.后,喬世璋&鄭堯團(tuán)隊(duì)再發(fā)JACS!
來(lái)源: 時(shí)間:2023-07-25 15:43:41 瀏覽:2409次


 第一作者:Linsen Huang

通訊作者:?jiǎn)淌黎敖淌?、鄭堯教?/span>

通訊單位:澳大利亞阿德萊德大學(xué)

DOI: 10.1021/jacs.3c05114


01


研究背景

對(duì)比傳統(tǒng)的熱催化,通過(guò)電催化將乙烯氧化為含氧物具有更少的能量輸入和CO2輸出,因此具有更大的應(yīng)用前景。然而,目前的乙烯電氧化反應(yīng)(ethylene electrooxidation reaction, EOR)僅限于堿性和中性電解質(zhì),以產(chǎn)生乙醛(CH3CHO)和乙二醇(HOCH2CH2OH),嚴(yán)重限制了電池的能量效率。基于此,阿德萊德大學(xué)喬世璋教授和鄭堯教授等人首次報(bào)道了在強(qiáng)酸性環(huán)境下以天然海水作為電解質(zhì),進(jìn)行EOR得到2-氯乙醇(ClCH2CH2OH)產(chǎn)品。


02


文章要點(diǎn)

1、作者證明了2-氯乙醇的法拉第效率(FE)約為70%,對(duì)比商用鈀(Pd)催化劑,電能消耗低至約1.52×10?3 kWh g?1。作者證明了一個(gè)作用機(jī)制,即通過(guò)吸附氯陰離子(*Cl)與乙烯反應(yīng)物的直接相互作用在低電位下產(chǎn)生了2-氯乙醇,因?yàn)樵诜磻?yīng)過(guò)程中*Cl的高覆蓋率。更重要的是,這不同于隨后的氯氧化和高電位乙烯氯化反應(yīng)的多步驟機(jī)制。

2、在1.6 V工作條件下,在酸性海水中2-氯乙醇的產(chǎn)率高達(dá)26.3 g m?2 h?1。值得注意的是,作者發(fā)現(xiàn)這是在酸性淡水中產(chǎn)生乙二醇的223倍。質(zhì)子交換膜電解槽中,作者展示了氯化物參與的EOR,在酸性海水中2.2 V下,2-氯乙醇的FE為68%。該研究成果可用于設(shè)計(jì)溫和條件下海水中選擇性陽(yáng)極氧化反應(yīng)。


03


圖文展示

圖1.基于三電極配置的商用催化劑的EOR

 圖2.在ClOR平衡電位前EOR的潛在機(jī)制研究

 圖3.超活性物種及其機(jī)理分析

圖4.海水中EOR的性能

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