在环境条件下电化学乙烯氧化反应(EOR)生产化学品引起了越来越多的关注。然而，由于直接电化学EOR和乙烯在水电解质中不可避免的过度氧化，导致如法拉第效率和稳定性不理想。次氯酸(HClO)可以打破乙烯的双键生成氯乙醇(ECH)，这被称为氯肼技术。在含氯电解质间的接氯介导EOR能够高效生产ECH，其不仅用作各种下游产品(如EO、合成橡胶、染料、药品和农药)，还可以作为一种重要的有机溶剂。此外，海水中含有大量的氯离子，可以直接用作氯离子介导的EOR过程中的电解质。更重要的是，考虑到氯氧化反应(COR)对上述过程至关重要，需要开发高效、低成本、能提高海水反应动力学和稳定性的COR电催化剂，但这仍然具有挑战。近日，华中师范大学黄义和天津大学张兵等设计并开发了具有Ir-O-Co构型的单原子Ir取代Co3O4催化剂(Ir1/Co3O4)，并将其作为在中性海水中实现高效氯离子介导EOR转化为ECH的COR电催化剂。实验结果和理论计算表明，Cl−在单原子Ir位点的吸附强于CoOh位点，说明Ir位点是COR的主要活性位点。这也表明Ir位点与Cl−的相互作用比CoOh位点更强，有利于Cl−的激活(COR的第一步)。同时，*Cl中间体在Ir位的吸附能低于在CoOh位的吸附能，*Cl在Ir位点上的适度吸附有利于后续Cl2的生成。此外，与Co3O4相比，Ir1/Co3O4上速率决定步骤(RDS，*Cl转化为*Cl+)的能垒较低，表明其COR性能较好。更重要的是，Ir1/Co3O4的原子不对称Ir-O-Co结构与强大的转移电子耦合效应增加反应动力学，并使得催化剂在COR过程中保持结构稳定。性能测试结果显示，在乙烯饱和的0.5 M NaCl溶液中，Ir1/Co3O4催化剂在2.0 V下的ECH法拉第效率达到94.8%。并且在15 mA cm−2电流密度下连续电解20小时过程中，ECH的法拉第效率稳定在90%，阳极电位的变化可以忽略不计。此外，以乙烯为原料，通过整合阳极Cl介导和阴极H2O2介导的EOR，同时电合成ECH和乙二醇(EG)，总的法拉第效率约为170%，不仅降低了能耗，而且增加了反应效率。TEA研究表明，由可再生电力驱动的ECH和EG发电耦合系统具有良好的经济可行性。总之，这项工作揭示了单原子调制对提升尖晶石氧化物COR反应性和稳定性的重要性，并为开发用于海水中Cl介导氧化反应的高效COR电催化剂提供了理论指导。Atomically asymmetrical Ir–O–Co sites enable efficient chloride-mediated ethylene electrooxidation in neutral seawater. Angewandte Chemie International Edition, 2024. DOI: 10.1002/anie.202417092高端测试，找华算 ！同步辐射全球机时三代光源，机时充裕，保质保量，最快一周出结果！
👉5折限时特惠项目：同步辐射XRD/SAXS/XAS数据拟合/XAFS！🏅 500+博士团队护航，助力20000+研究在Nature&Science正刊及子刊、Angew、AFM、JACS等顶级期刊发表！![]()
👉 点击阅读原文加我，探索更多优惠💖
