Recyclable Green Synthesis of Cu 2 O Octahedra via Coordination‐Induced Surface Reconstruction With Exceptional Glucose Electrooxidation

溶解 八面体 密度泛函理论 结晶 材料科学 曲面重建 水溶液 无机化学 化学工程 双功能 亚稳态 催化作用 纳米材料 氧化还原 化学 过渡金属 工作职能 电催化剂 结晶学 金属 纳米技术 纳米片
作者
Dongming Cheng,Jun‐Hao Zhou,Shaowen Cao,Rong Tu,Xicheng Zhang,Jian Peng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (32): e2159450-e2159450
标识
DOI:10.1002/anie.2159450
摘要

ABSTRACT Coordination‐chemistry‐driven reconstruction offers a powerful yet largely unexplored route for transforming bulk metals into functional nanomaterials with programmed surface states. Herein, we report a green, recyclable wet‐chemical protocol that integrates top‐down oxidative dissolution of copper with bottom‐up crystallization to produce octahedral Cu 2 O submicron crystals. In a strongly alkaline medium, transient Cu–NH 3 coordination promotes coordination‐driven oxidative dissolution of scrap copper to generate a metastable [Cu(OH) 4 ] 2– aqueous precursor, while aldehyde‐functionalized dextran (ODex) serves as a mild reductant and a surface‐coordinating ligand. A self‐catalytic acceleration pathway enables rapid room‐temperature crystallization within minutes, ODex‐regulated octahedral Cu 2 O (ODex‐Octa‐Cu 2 O) exposing {111} facets, decorated with ODex–Cu 2+ complexes and stabilized Cu‐vacancy‐rich relaxed atomic layers. This coordination‐induced surface reconstruction tailors the surface electronic and defect structure; density functional theory further reveals the Frontier orbital theory evolution upon ODex–Cu 2+ modification of Cu 2 O(111) and the concomitant work function regulation, which together stabilize the lattice and optimize interfacial adsorption‐desorption kinetics. Meanwhile, ODex‐Octa‐Cu 2 O exhibits ultrahigh mass‐normalized activity for 4‐nitrophenol hydrogenation ( k nor = 32.36 s −1 mg −1 mL), benefiting from the in situ generated surface‐active hydrogen, and efficient glucose electrooxidation enabling a bifunctional glucose fuel cell. The fully recyclable alkaline medium further realizes a sustainable “metal‐to‐nanomaterial” conversion route.
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