Efficient Electrochemical‐Enzymatic Conversion of PET to Formate Coupled with Nitrate Reduction over Ru‐Doped Co3O4 Catalysts

格式化 催化作用 双功能 甲酸 无机化学 电化学 法拉第效率 乙二醇 材料科学 选择性 化学 有机化学 电极 物理化学
作者
Jiadi Jiang,Leting Zhang,Guanzheng Wu,Jianrui Zhang,Yidong Yang,Wenhui He,Jun‐Jie Zhu,Jian Zhang,Qing Qin
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202421240
摘要

Electrochemical reforming presents a sustainable route for the conversion of nitrate (NO3‐) and polyethylene terephthalate (PET) into value‐added chemicals, such as ammonia (NH3) and formic acid (HCOOH). However, its widespread application has been constrained by low selectivity due to the complexity of reduction processes and thus energy scaling limitations. In this study, the atomically dispersed Ru sites in Co3O4 synergistically interact with Co centers, facilitating the adsorption and activation of hydroxyl radicals (OH*) and ethylene glycol (EG), resulting in a remarkable HCOOH selectivity of 99 % and a yield rate of 11.2 mmol h‐1 cm‐2 surpassing that of pristine Co3O4 (55 % and 3.8 mmol h‐1 cm‐2). Furthermore, when applied as a bifunctional cathode catalyst, Ru‐Co3O4 achieves a remarkable Faradaic efficiency (FE) of 98.5 % for NH3 production (3.54 mmol h‐1 cm‐2) at ‐0.3 V vs. RHE. Additionally, we developed a prototype device powered by a commercial silicon photovoltaic cell, enabling on‐site solar‐driven production of formate and NH3 through enzyme‐catalyzed PET and NO3‐ conversion. This study offers a viable approach for waste valorization and green chemical production, paving the way for sustainable energy applications.
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