Simultaneous H2 Generation and Biomass Upgrading in Water by an Efficient Noble‐Metal‐Free Bifunctional Electrocatalyst

双功能 电催化剂 分解水 贵金属 法拉第效率 电解 阳极 析氧 化学工程 电解水 化学 催化作用 无机化学 材料科学 电化学 电极 电解质 有机化学 物理化学 光催化 工程类
作者
Bo You,Nan Jiang,Xuan Liu,Yujie Sun
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:128 (34): 10067-10071 被引量:97
标识
DOI:10.1002/ange.201603798
摘要

Abstract As an environmentally friendly approach to generate H 2 , electrocatalytic water splitting has attracted worldwide interest. However, its broad employment has been inhibited by costly catalysts and low energy conversion efficiency, mainly due to the sluggish anodic half reaction, the O 2 evolution reaction (OER), whose product O 2 is not of significant value. Herein, we report an efficient strategy to replace OER with a thermodynamically more favorable reaction, the oxidation of 5‐hydroxymethylfurfural (HMF) to 2,5‐furandicarboxylic acid (FDCA), catalyzed by 3D Ni 2 P nanoparticle arrays on nickel foam (Ni 2 P NPA/NF). HMF is one of the primary dehydration intermediates of raw biomass and FDCA is of many industrial applications. As a bifunctional electrocatalyst, Ni 2 P NPA/NF is not only active for HMF oxidation but also competent for H 2 evolution. In fact, a two‐electrode electrolyzer employing Ni 2 P NPA/NF for simultaneous H 2 and FDCA production required a voltage at least 200 mV smaller compared with pure water splitting to achieve the same current density, as well as exhibiting robust stability and nearly unity Faradaic efficiencies.
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