NiFe-MOF和氮氧自由基协同增强甾醇电催化氧化

许银洁 李随勤 刘力豪 贺佳辉 李凯 王梦欣 赵舒影 李纯 张峥斌 钟兴 王建国

引用本文: 许银洁, 李随勤, 刘力豪, 贺佳辉, 李凯, 王梦欣, 赵舒影, 李纯, 张峥斌, 钟兴, 王建国. NiFe-MOF和氮氧自由基协同增强甾醇电催化氧化[J]. 物理化学学报, 2024, 40(3): 230501. doi: 10.3866/PKU.WHXB202305012 shu
Citation:  Yinjie Xu, Suiqin Li, Lihao Liu, Jiahui He, Kai Li, Mengxin Wang, Shuying Zhao, Chun Li, Zhengbin Zhang, Xing Zhong, Jianguo Wang. Enhanced Electrocatalytic Oxidation of Sterols using the Synergistic Effect of NiFe-MOF and Aminoxyl Radicals[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(3): 230501. doi: 10.3866/PKU.WHXB202305012 shu

NiFe-MOF和氮氧自由基协同增强甾醇电催化氧化

    通讯作者: 钟兴, zhongx@zjut.edu.cn; 王建国, jgw@zjut.edu.cn
  • 基金项目:

    国家重点研发计划 2022YFA1504200

    国家重点研发计划 2021YFA1500903

    浙江省自然科学基金 LR22B060003

    国家自然科学基金 22078293

    国家自然科学基金 21625604

    国家自然科学基金 91934302

    国家自然科学基金 22141001

摘要: 传统甾醇中间体氧化采用重金属铬作为氧化剂,存在毒性大和环境污染等问题。电催化氧化(ECO)以其高效、环保、可控的优点备受青睐,被认为是一种可替代传统工艺的方法。然而,目前ECO面临低电流密度和低时空产率的挑战。本研究采用一步溶剂热法在石墨毡上制备自支撑NiFe-MOF纳米片电催化剂,并耦合NiFe-MOF与氮氧自由基(4-乙酰氨-2, 2, 6, 6-四甲基哌啶-1-氧)协同电催化策略以提高ECO性能。研究发现碱性电解液可重构NiFe-MOF催化剂,从而提高催化活性。此外,连续流动强化传质,成功实现以100 mA∙cm−2的大电流密度对19-羟基-4-雄甾烯-3, 17-二酮(1a)的选择性电催化氧化,且选择性高达98%,时空产率可达15.88 kg∙m−3∙h−1,是间歇电反应器的35倍。寿命测试发现经10次循环反应后,NiFe-MOF/ACT协同体系对ECO仍具有较高的转化率。通过增大NiFe-MOF面积,将其组装至连续流动式电反应器并进行ECO恒电流电解,可达到12.99 kg∙m−3∙h−1的时空产率。该工作提出一种NiFe-MOF/ACT协同电催化氧化策略,为实现甾醇选择性氧化提供新的见解。

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  • 发布日期:  2024-03-15
  • 收稿日期:  2023-05-08
  • 接受日期:  2023-06-07
  • 修回日期:  2023-06-03
  • 网络出版日期:  2023-06-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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