Oxygen Vacancy-Mediated Tetrahedral–Octahedral Electron Relay in Zn 0.3 Cu 0.7 Co 2 O 4 Spinel for Selective Photo-Thermal Synergized Catalytic Oxidation of 5-Hydroxymethylfurfural

催化作用 尖晶石 材料科学 纳米团簇 选择性 氧气 无机化学 金属 化学 氧化还原 纳米材料 纳米晶 热处理 光化学 密度泛函理论 析氧 多相催化 纳米颗粒 纳米材料基催化剂 化学工程 反应性(心理学) 纳米笼 催化氧化 纳米技术 光热治疗 合理设计 电子转移
作者
Chu-Wen Zhang,Gan He,Run Jiang,Qiong-Yu Wang,Jun-Long Li,He Huiwen,Jinshu Tian,Mian Hu,Zhengjia Li,Jie-Xin Wang,Zhiyan Pan,Dapeng Cao,Zhong-Ting Hu
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:16 (3): 2711-2721 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acscatal.5c08256
摘要

For the enhanced development of biodegradable plastics, developing efficiently nonprecious metal catalysts for selective oxidation of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) to 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) is crucial. Herein, the study successfully constructed high-concentration oxygen vacancies (OV) in the Zn0.3Cu0.7Co2O4 spinel by regulating the heterogeneity ratio of Zn/Cu. The experimental results showed that its catalytic performance was comparable to that of the reported studies in the same system. Meanwhile, compared to the traditional thermal catalytic system using spinel, the Zn0.3Cu0.7Co2O4 catalyst in our photothermal synergized system exhibited a 3-fold increase in conversion and a 4-fold enhancement in selectivity at mild temperatures. Both experimental and theoretical studies reveal that the heterogeneity ratio of Zn/Cu can promote the formation of the OV and CuTd-OV-CoOh electron bridge construction. This deliberately designed structure promotes proton-coupled charge separation and electron transfer. These processes are facilitated separately by photoexcitation (via the interaction between CuTd and ZnTd) and thermal activation (via the CuTd-OV-CoOh electron bridge). In situ characterization confirms that the presence of OV facilitates the generation of active oxygen species, while DFT calculations demonstrate reduced energy barriers for key oxidation steps (HMFCA → FFCA). The work provides a strategic design for dual-functional spinel catalysts through targeted heterogeneity in the CuTd-OV-CoOh electron bridge, advancing photothermal effect mechanisms for biomass conversion.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
未何发布了新的文献求助30
刚刚
Xiaox完成签到,获得积分10
1秒前
天天快乐应助JasonSun采纳,获得10
1秒前
2秒前
3秒前
同济七版抄三遍应助叶子采纳,获得10
3秒前
科研通AI2S应助darcyz采纳,获得10
4秒前
xiaolizi应助darcyz采纳,获得20
4秒前
xiaolizi应助darcyz采纳,获得20
4秒前
xiaolizi应助darcyz采纳,获得20
4秒前
科研通AI2S应助darcyz采纳,获得10
4秒前
科研通AI2S应助darcyz采纳,获得10
4秒前
竹忆应助无语的灵凡采纳,获得10
4秒前
科研通AI2S应助darcyz采纳,获得10
4秒前
xiaolizi应助darcyz采纳,获得20
4秒前
科研狗应助darcyz采纳,获得30
4秒前
OsamaKareem应助darcyz采纳,获得10
4秒前
彭大啦啦完成签到,获得积分10
4秒前
黑猫乾杯应助littleblack采纳,获得10
4秒前
6秒前
aao发布了新的文献求助10
6秒前
跳跃靖发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
8秒前
wanci应助哈哈哈哈哈哈采纳,获得10
8秒前
my发布了新的文献求助10
8秒前
tiger完成签到,获得积分10
9秒前
lin完成签到,获得积分10
9秒前
SciGPT应助陆零采纳,获得10
11秒前
未何完成签到,获得积分10
11秒前
CipherSage应助lu采纳,获得10
11秒前
小王发布了新的文献求助50
11秒前
12秒前
12秒前
复杂的凤妖完成签到,获得积分20
12秒前
木鸽子完成签到,获得积分10
13秒前
ding应助跳跃靖采纳,获得10
13秒前
Christina完成签到 ,获得积分10
14秒前
GDX发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 660
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6451706
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8263440
关于积分的说明 17608260
捐赠科研通 5516344
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2903718
邀请新用户注册赠送积分活动 1880647
关于科研通互助平台的介绍 1722664