Highly Selective Electrooxidation of Glycerol to Tartronic Acid Over a Single‐Atom Rhodium Catalyst Supported on Indium Oxide

脱氢 催化作用 氧化物 选择性 电化学 甘油 化学 无机化学 电极 有机化学 物理化学
作者
Zhiyong Fang,Yunxuan Ding,Zhaoen Su,Yuan Song,Mei Wang,Xing Cao,Linqin Wang,Licheng Sun,Peili Zhang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (17): e2500123-e2500123 被引量:7
标识
DOI:10.1002/smll.202500123
摘要

Abstract The electrooxidation of biodiesel‐derived glycerol offers an effective approach for the sustainable production of valuable C 3 compounds. However, highly selective synthesis of a specific C 3 compound, such as tartronic acid (TA), by glycerol electrooxidation remains a big challenge due to the competitive dehydrogenation between C α H 2 (OH) and C β H(OH). Herein this study reports a glycerol electrochemical oxidation reaction (GEOR) for the selective production of TA, which is catalyzed by a single‐atom rhodium catalyst supported on indium oxide (Rh 1 ‐In 2 O 3 ) in an alkaline medium. At a potential of 1.40 V versus reversible hydrogen electrode, the Rh 1 ‐In 2 O 3 ‐catalyzed GEOR achieves an optimal TA selectivity of 93.2% and a productivity of 4.6 mmol cm −2 h −1 , outperforming all previously reported electrocatalytic systems for the GEOR. Experimental results, complemented by density functional theory calculation, reveal that the single‐atom Rh catalyst improves glycerol oxidation by facilitating hydroxyl oxidation to active oxygen species and greatly decreasing the energy barrier for C α H 2 (OH) dehydrogenation in the GEOR process, thus resulting in high TA selectivity. Furthermore, an integrated electrolyzer, combining GEOR with the hydrogen evolution reaction, achieves a current density of 100 mA cm −2 at a cell voltage of 1.50 V. A techno‐economic analysis demonstrates the economic feasibility of this integrated system.
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