Universal pseudo-fluctuation engineering induces local free radical surface confinement effect to enhance photocatalytic oxidation of toluene

甲苯 光催化 光化学 材料科学 化学工程 曲面(拓扑) 化学 有机化学 工程类 催化作用 数学 几何学
作者
Yuhui Liu,Zhe Wang,Peng Chen,Lang Chen,Shuang‐Feng Yin
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:380: 125806-125806 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2025.125806
摘要

Breaking the trade-off between activity and selectivity has always been a long-standing challenge in the field of catalysis. In this study, we introduce an innovative universal pseudo-fluctuation strategy utilizing surface-uncoordinated In(OH) 3-x -ZnIn 2 S 4 heterojunctions (ZIO) to achieve local free radical confinement. Notably, the low-coordination and contraction of In−O bonds generate disordered and loosely hydrogen-bonded chains, which enhances the adsorption and activation of toluene. Meanwhile, the dynamic transformation of In−O bonds regulates the d‐band center while restructuring a dense hydrogen bonding network. This process locally confines highly reactive oxygen species and facilitates the desorption of benzaldehyde, effectively inhibiting the over-oxidation of the product. Ultimately, after 48 h of irradiation, the photocatalytic toluene oxidation rate of ZIO-2 reached 100.59 mmol g −1 without generating excessive oxidation by-products. Our work delineates a clear surface reaction pathway and introduces a novel design paradigm for atomic-scale photocatalysis in multi-state interfaces, paving the way for advanced catalysts that harness interfacial microenvironments to achieve enhanced performance. • A water-mediated free radical surface confinement strategy to enhance photocatalytic toluene oxidation. • The low-coordination structure modulates the d‐band center of ZIO-2. • The dynamic transformation of In−O bonds reorganizing the chain hydrogen bonding into a hydrogen bonding network. • ZIO-2 demonstrated excellent activity and long-term selectivity.
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