解锁机制!JACS发表山东大学最新电化学科研进展!

文摘   2024-09-23 09:30   上海  

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论文拟解决的关键挑战:

胺脱氢制腈拥有很大发展潜力。尽管如此,胺的电氧化通常受到C(sp3)−H/N(sp3)−H键惰性的阻碍。想要激活这些顽固性键,特别是缺乏金属配位电子的C−H键,仍然是一项挑战。

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图文简介:

针对上述挑战,山东大学的王建军教授和刘宏教授等人在Journal of the American Chemical Society发表论文,该团队揭示了一种通过活化晶格氧将胺转化为腈的新型电氧化途径。作者设计了一种(NixCo1−x)Se2-R电催化剂,利用原位Se−O交换和增强的电子轨道自旋效应来产生大量的M4+物质,从而激活惰性晶格氧,简化胺的电氧化过程。

由此产生的过氧自由基中间体,源于活性氧,其为胺-腈电氧化过程提供了更有利的能量分布。此外,形成具有*Olat-O的过渡态结构,降低了空间位阻,显著提高了反应动力学,有助于激活C−H/N-H键。

该电催化剂在1.315 V电位下达到20 mA cm-2的电流密度,对丙腈的选择性超过99%,同时在560小时内表现出卓越的稳定性。

当其与商用太阳能电池板集成时,该系统提供了值得称赞的太阳能到氢的转换效率为15.4%,并且具有出色的稳定性。

这项研究揭示了活性晶格氧在胺电氧化制腈中的关键作用,并为开发高效的电催化系统以生产有价值的化学品和燃料提供了新的见解,这是电催化领域的重大进步。

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