Hydrothermal Redox Driven Phase and Defect Engineering of MnO2 for Enhanced HMF Oxidation at Ambient Oxygen Pressure

材料科学 热液循环 氧化还原 氧气 相(物质) 化学工程 析氧 环境压力 氧气压力 水热合成 无机化学 电化学 冶金 物理化学 热力学 化学 电极 有机化学 物理 工程类
作者
Beibei Liu,Haolan Liu,Shuzhuang Sun,Zixu Ma,Yuexing Zhang,Renfeng Nie,Jie Fu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202504172
摘要

Abstract Efficient oxidation of biomass‐derived 5‐hydroxymethylfurfural (HMF) to 2,5‐furandicarboxylic acid (FDCA) under low temperature and atmospheric pressure using non‐noble metal catalysts is highly desirable yet challenging. This study employs a temperature‐controlled hydrothermal redox strategy to synthesize a series of MnO 2 nanorods (MnO 2 ‐R) and investigates their catalytic performance in HMF oxidation under ambient oxygen pressure. Results demonstrate that increasing the hydrothermal temperature not only sequentially forms β, α/β, and α phases of MnO 2 , but also continuously enriches oxygen vacancy and Lewis acid. The higher‐defect α‐MnO 2 ‐R, exhibiting a lower Mn─O coordination number, displays a 96.7% FDCA yield and an initial productivity up to 365.5 µmol FDCA g cat −1 h −1 , which are 1.5 times and 2.7 times higher than that of β‐MnO 2 ‐R, respectively. DFT calculations and spectroscopic experiments reveal that high‐temperature drives phase transition also intensifies redox reactions, leading to lower Mn coordination numbers, which result in stronger adsorption energy toward C─O bond, faster superoxide radical generation, and C─O bond oxidation. α‐MnO 2 ‐R exhibits good recyclability and excellent substrate universality toward various aromatic aldehydes/alcohols. This work provides a new perspective on designing efficient oxide catalysts, focusing on coordination/defect reconstruction of metal cations, thus deepening understanding of how to modulate these centers to enhance the catalytic oxidation efficiency.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小果子完成签到 ,获得积分10
1秒前
研友_VZG7GZ应助vv采纳,获得10
1秒前
1秒前
Devin完成签到,获得积分10
2秒前
龍龖龘完成签到,获得积分10
2秒前
靓丽的芝麻完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
钰宁发布了新的文献求助10
3秒前
taowang完成签到,获得积分10
3秒前
NexusExplorer应助lishi采纳,获得10
4秒前
脑洞疼应助顾惊蛰采纳,获得10
4秒前
FashionBoy应助懒惰饼子采纳,获得10
4秒前
5秒前
yyyjq完成签到,获得积分20
5秒前
半眠日记发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
Emma给Miki的求助进行了留言
6秒前
6秒前
Elytra完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
高高的高跟鞋完成签到 ,获得积分10
7秒前
口外彭于晏完成签到,获得积分10
7秒前
yyyjq发布了新的文献求助10
8秒前
乐乐应助小荇采纳,获得10
8秒前
CodeCraft应助张凤采纳,获得10
8秒前
8秒前
votary发布了新的文献求助10
8秒前
青栀完成签到,获得积分10
8秒前
小马甲应助龍龖龘采纳,获得10
9秒前
elgar612发布了新的文献求助10
9秒前
动听从寒发布了新的文献求助10
9秒前
青栀发布了新的文献求助10
11秒前
嘻嘻嘻完成签到 ,获得积分10
11秒前
852应助猴哥666采纳,获得10
12秒前
12秒前
半眠日记完成签到,获得积分20
12秒前
故笺完成签到,获得积分10
13秒前
酷波er应助455采纳,获得10
13秒前
高分求助中
Africanfuturism: African Imaginings of Other Times, Spaces, and Worlds 3000
Electron microscopy study of magnesium hydride (MgH2) for Hydrogen Storage 1000
Exhibiting Chinese Art in Asia: Histories, Politics and Practices 700
1:500万中国海陆及邻区磁力异常图 600
相变热-动力学 520
生物降解型栓塞微球市场(按产品类型、应用和最终用户)- 2030 年全球预测 500
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3896843
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3440621
关于积分的说明 10818123
捐赠科研通 3165673
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1748854
邀请新用户注册赠送积分活动 845021
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 788392