Ir0/graphdiyne atomic interface for selective epoxidation

氧化剂 催化作用 烯烃 选择性 光化学 化学 材料科学 有机化学
作者
Zhiqiang Zheng,Qi Lü,Yaqi Gao,Xiaoyu Luan,Yurui Xue,Feng He,Yuliang Li
出处
期刊:National Science Review [Oxford University Press]
卷期号:10 (8) 被引量:15
标识
DOI:10.1093/nsr/nwad156
摘要

ABSTRACT The development of catalysts that can selectively and efficiently promote the alkene epoxidation at ambient temperatures and pressures is an important promising path to renewable synthesis of various chemical products. Here we report a new type of zerovalent atom catalysts comprised of zerovalent Ir atoms highly dispersed and anchored on graphdiyne (Ir0/GDY) wherein the Ir0 is stabilized by the incomplete charge transfer effect and the confined effect of GDY natural cavity. The Ir0/GDY can selectively and efficiently produce styrene oxides (SO) by electro-oxidizing styrene (ST) in aqueous solutions at ambient temperatures and pressures with high conversion efficiency of ∼100%, high SO selectivity of 85.5%, and high Faradaic efficiency (FE) of 55%. Experimental and density functional theory (DFT) calculation results show that the intrinsic activity and stability due to the incomplete charge transfer between Ir0 and GDY effectively promoted the electron exchange between the catalyst and reactant molecule, and realized the selective epoxidation of ST to SO. Studies of the reaction mechanism demonstrate that Ir0/GDY proceeds a distinctive pathway for highly selective and active alkene-to-epoxide conversion from the traditional processes. This work presents a new example of constructing zerovalent metal atoms within the GDY matrix toward selective electrocatalytic epoxidation.
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