Steering Pulsed Electrochemistry Selectivity Toward Singlet Oxygen via Dynamic Intermediate Management

选择性 电化学 材料科学 解吸 单线态氧 析氧 氧气 联轴节(管道) 电极 催化作用 化学 纳米技术 化学物理 电催化剂 工作(物理) 光化学 光电子学 电场 多物理
作者
Mengjiao Xie,Wentian Zheng,Yifan Ren,Hongtao Yu,Jiangtao Liu,Yanbiao LIU
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (8): e24903-e24903 被引量:2
标识
DOI:10.1002/anie.202524903
摘要

Abstract The electrocatalytic generation of singlet oxygen ( 1 O 2 ) from molecular oxygen activation offers a green and selective route for water decontamination. However, its practical application is fundamentally constrained by the sluggish desorption of key * OOH intermediates, leading to a pervasive “selectivity‐efficiency” trade‐off. Herein, we design a pulse excitation electrocatalytic system based on a copper electrode featuring tailored nanotip architecture (Cu‐T) that synergistically integrates spatial electric field enhancement with dynamic potential control. Under optimized pulsed operation, the system achieves exceptional 1 O 2 selectivity (>90%) and oxygen conversion efficiency (>73%), significantly outperforming conventional potentiostatic methods. In situ spectroscopic analyses and multiphysics simulations reveal that the pulsed protocol coupling with tip effect promotes O 2 adsorption, stabilizes key * OOH intermediates, and facilitates their recombination into 1 O 2 , thereby bypassing the rate‐limiting * OOH desorption step. The system also demonstrates broad applicability across diverse organic pollutants and complex water matrices, alongside robust stability in continuous‐flow operation. This work establishes a general spatiotemporal strategy to steer electrocatalytic pathways toward highly selective and energy‐efficient O 2 activation.
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