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5-羟甲基糠醛(HMF)重构铜催化电化学氢化制2,5-双(羟甲基)呋喃(BHMF)的面效应
Journal of Energy Chemistry ( IF 14.0 ) Pub Date : 2023-05-20 , DOI: 10.1016/j.jechem.2023.05.003 Mengxia Li , Tianxi Zheng , Dongfei Lu , Shiwei Dai , Xin Chen , Xinchen Pan , Dibo Dong , Rengui Weng , Gang Xu , Fanan Wang
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更新日期:2023-05-20
Journal of Energy Chemistry ( IF 14.0 ) Pub Date : 2023-05-20 , DOI: 10.1016/j.jechem.2023.05.003 Mengxia Li , Tianxi Zheng , Dongfei Lu , Shiwei Dai , Xin Chen , Xinchen Pan , Dibo Dong , Rengui Weng , Gang Xu , Fanan Wang
HMF 电化学氢化为 BHMF 是传统热催化路线的一种优雅替代方案,用于从生物质资源生产高附加值化学品。由于具有较宽的电势窗口和对 BHMF 有前景的法拉第效率 (FE),铜基电极一直处于研究的中心。然而,其结构-活性关系仍然不明确,其内在催化活性仍不令人满意。在这项工作中,我们开发了一种两步氧化还原策略来重建泡沫铜(CF)的表面原子排列。通过结合多种准原位/原位技术和密度泛函理论(DFT)计算,证明了控制反应的关键因素是金属Cu晶体的面效应:Cu(110)面是最有利的表面,增强了与反应物的化学吸附并选择性产生BHMF,而Cu(100)面可能引发副产物5,5'-双(羟甲基)氢呋喃(BHH)的积累。通过重构 Cu(OH) 上晶面的优化组成2 -ER/CF,在 0.1 M KOH 溶液中,与可逆氢电极(相对于 RHE)相比,在 -0.15 V 电位下,性能可显着增强,BHMF FE 为 92.3%,HMF 转化率为 98.5%。该工作揭示了Cu催化HMF电化学加氢制BHMF的不完全机理难题,为进一步精确设计高效催化电极提供了理论基础。
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