High‐Spin Cobalt Oxyhydroxide Enhancing Electrocatalytic Oxidation of 5‐Hydroxymethylfurfural to FDCA

催化作用 化学 无机化学 溶解 金属 动力学 吸收(声学) 过氧二硫酸盐 拉曼光谱 电化学 过渡金属 材料科学 八面体 电催化剂 离子 核化学
作者
Jiayi Li,Xing Cao,Licheng Sun
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (8): e25451-e25451 被引量:12
标识
DOI:10.1002/anie.202525451
摘要

Abstract The oxidation of 5‐hydroxymethylfurfural (HMF) to 2,5‐furandicarboxylic acid (FDCA) is governed by the high‐valence metal ion in the catalysts. Spin regulation can modulate the electronic structure of active metal centers and influence the formation of metal‐oxo species. In this work, we synthesized cobalt oxyhydroxide enriched with high‐spin Co by molybdenum dissolution from the CoMoO 4 precursor. We found that such a formed catalyst has a high content (28.3%) of high‐spin cobalt ( h ‐CoOOH). Compared to low‐spin cobalt ( l ‐CoOOH) synthesized by the electrodeposition method, h ‐CoOOH exhibits enhanced HMFOR performance (21.9 times higher current density at 1.2 V versus RHE) and excellent FDCA Faraday efficiency (> 98%). High‐spin Co 3+ facilitates cobalt‐oxo formation, accelerating the kinetics of HMF nucleophilic oxidation. In situ Raman and X‐ray absorption fine structure (XAFS) reveal that high‐spin Co 3+ induces octahedral distortion, promoting the formation of Co 4+ ‐oxo (Co 4+ ═O) species. Based on the 18 O labeling experiment, an HMFOR reaction pathway via h ‐CoOOH in HMFOR was proposed.
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