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Optimized electronic modification of S-Doped CuO Induced by Oxidative Reconstruction for Coupling Glycerol Electrooxidation with Hydrogen Evolution

引用

Nano-Micro Letters 2023年第10期15卷 622-637页

作者： Ruo‑Yao Fan Xue‑Jun Zhai Wei‑Zhen Qiao Yu‑Sheng Zhang Ning Yu Na Xu Qian‑Xi Lv Yong‑Ming Chai Bin Dong China State Key Laboratory of Heavy Oil Processing College of Chemistry and Chemical EngineeringChina University of Petroleum(East China)Qingdao 266580People’s Republic of China

Glycerol(electrochemical) oxidation reaction(GOR) producing organic small molecule acid and coupling with hydrogen evolution reaction is a critical aspect of ensuring balanced glycerol capacity and promoting hydrogen generation on a large scale. However, the development of highly efficient and selective non-noble metal-based GOR electrocatalysts is still a key problem. Here, an S-doped CuO nanorod array catalyst(S-CuO/CF) constructed by sulfur leaching and oxidative remodeling is used to drive GOR at low potentials: It requires potentials of only 1.23 and 1.33 V versus RHE to provide currents of 100 and 500 mA cm^(-2), respectively. Moreover, it shows satisfactory comprehensive performance(at 100 mA cm^(-2), V_(cell) = 1.37 V) when assembled as the anode in asymmetric coupled electrolytic cell. Furthermore, we propose a detailed cycle reaction pathway(in alkaline environment) of S-doped CuO surface promoting GOR to produce formic acid and glycolic acid. Among them, the C–C bond breaking and lattice oxygen deintercalation steps frequently involved in the reaction pathway are the key factors to determine the catalytic performance and product selectivity. This research provides valuable guidance for the development of transition metal-based electrocatalysts for GOR and valuable insights into the glycerol oxidation cycle reaction pathway.

关键词： Glycerol oxidation reaction(GOR) Hydrogen evolution reaction(HER) CuO Oxidative reconstruction electronic modification

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