Strukturella karakteriseringar av Ag3 PO4 kristaller. a–c SEM-bilder av Ag3 PO4 kuber (a), rombiska dodekaedrar (b) och tetraedrar (c). d–f TEM-bilder av en Ag3 PO4 kub (d), rombisk dodekaeder (e) och tetraeder (f). g–i SAED-bilder av en Ag3 PO4 kub (g), rombisk dodekaeder (h) och tetraeder (i). j, k XRD-mönster (j) och undersöknings-XPS-spektra (k) för Ag3 PO4 kuber, rombiska dodekaedrar och tetraedrar. Kredit:Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-022-28516-0
Det finns ett stort behov av grön produktion av propylenoxid (PO) på grund av dess höga industriella värde. Elektrooxidationen av propen till PO har väckt intresse hos forskare eftersom processen kan genomföras under rumstemperatur och inte släpper ut några farliga ämnen.
Baserat på den tidigare utvecklade Ag-elektroden, som led av dålig aktivitet, utvecklade en grupp ledd av prof. Geng Zhigang från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin en katalysator bestående av Ag3 PO4 kuber med (100) fasetter. Katalysatorn uppvisade både hög selektivitet och hög aktivitet. Resultatet publicerades i Nature Communications .
Forskare syntetiserade Ag3 PO4 kristaller med olika fasetter och studerade deras katalytiska prestanda i en elektrokemisk cell med tre avdelningar. 1 H kärnmagnetisk resonansmätningar visade att Ag3 PO4 kuber med (100) fasetter visade en PO-selektivitet så hög som 80 %, medan andra Ag3 PO4 prover med olika strukturer visade låg PO-selektivitet. Jämfört med kommersiell Ag3 PO4 utan strukturell modifiering, Ag3 PO4 kuber med (100) fasetter i detta arbete visade 10 gånger högre partiella strömtätheter av PO (jPO ) normaliserad av elektrokemisk ytarea (ECSA), som visar överlägsen katalytisk aktivitet.
Beräkningar av densitetsfunktionsteori (DFT) utfördes också för att förstå reaktionsmekanismen. Det fria energidiagrammet antydde att reaktionen sannolikt föregicks i en OH-relaterad väg, där *OH fri radikal deltog i reaktionen.
I den OH-relaterade vägen är bildningen av PrOH* fri radikal det hastighetsbestämmande steget (RDS). RDS hade den lägsta energibarriären på (100) aspekter av Ag3 PO4 . Dessutom upptäckte forskare från Bader-laddningsanalysen att (100) fasetter hade den starkaste polariseringen av propen, vilket underlättade brytandet av π-bindning och bildning av C-O-bindningar. Med hänsyn till dessa bevis, den överlägsna katalytiska aktiviteten hos (100) aspekter av Ag3 PO4 kan äntligen förklaras.
Detta arbete erbjöd en effektiv PO-elektrokatalysator och fördjupade förståelsen av effekten av kristallfacetter i katalys. + Utforska vidare
