Inner‐Axial Chlorine Engineering Enables Efficient and Selective Phenol Electrocatalytic Upcycling to Benzoquinone on Noble‐Metal‐Free Catalysts

苯酚 催化作用 化学 苯醌 电催化剂 废水 电解 电化学 产量(工程) 水溶液 无机化学 氯化物 吸附 多相催化 碳纤维 化学工程 碳纳米管 电解水 贵金属 分解水
作者
Jiachen Wang,Zi-Jie Zhang,Yanming Liu,Yanming Liu,Xin Wang,Meng Liu,Xie Quan,Yanbiao Liu,Yanbiao Liu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e21522-e21522
标识
DOI:10.1002/anie.202521522
摘要

Abstract Electrocatalytic upcycling of aqueous phenol into value‐added para ‐benzoquinone ( p ‐BQ) provides a promising route for synergistic wastewater treatment and sustainable chemical synthesis. Nevertheless, previous attempts have primarily relied on noble metal‐based (e.g., Pd, Ru) electrocatalysts, but struggled with high costs and low selectivity. We, herein, report a noble‐metal‐free catalyst comprising carbon nanotube (CNT)‐supported CoN 4 sites coordinated with inner‐axial chloride atoms (Co‐CNT‐Cl), delivering 92.4% phenol conversion and 83.7% p ‐BQ yield under mild conditions. The superior electrocatalytic performance stems from inner‐axial coordination of Cl, which fine‐tunes the CoN 4 site microenvironment and electronic structure. This modification enhances charge‐transfer capacity, optimizes oxidation thermodynamics, and facilitates phenol adsorption and p ‐BQ desorption. The proposed electrocatalytic system with the Co‐CNT‐Cl catalyst, maintains > 80.3% phenol conversion and > 70.7% p ‐BQ yield over 10 consecutive cycles. Furthermore, integrating the Co‐CNT‐Cl catalyst into a continuous‐flow electrolyzer enables efficiently operational stability. This work establishes a potential and cost‐effective electrocatalytic approach to valorize phenolic wastewater through resource recovery.
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