Sustainable Fluorinated Silicon Dielectric Design for Enhanced Contact‐Electro‐Chemistry

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作者
Ting Gan,Zhijian Li,Shaoxin Li,Hanbin Liu,G.A.J. Amaratunga,Zhong Lin Wang,Di Wei
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (47): e202517059-e202517059 被引量:4
标识
DOI:10.1002/anie.202517059
摘要

Solid-liquid contact electrification (CE) has recently emerged as a powerful means of initiating interfacial chemical reactions via charge transfer. Fluorinated ethylene propylene (FEP) and polytetrafluoroethylene (PTFE) are frequently employed as solid dielectrics owing to their fluorine-rich surfaces, which exhibit strong electron-withdrawing characteristics. However, their high environmental cost and poor surface modifiability hinder the broader adoption of contact-electro-chemistry (CE-Chemistry). Here, we report a low-cost and tunable dielectric alternative based on silicon powder, surface-functionalized with fluorinated alkyl chains to mimic the interfacial properties of conventional fluoropolymers. Fluorinated silicon powders (F-Si) were synthesized via a mild self-assembly approach using 1H,1H,2H,2H-perfluorodecyltriethoxysilane. The resulting F-Si powders exhibited a 30-fold enhancement in methyl orange degradation efficiency compared to unmodified silicon, and a 4-fold improvement in phenol degradation relative to size-matched FEP powder. In contrast, aggressive fluorination via piranha-assisted pretreatment (P-F-Si) induced particle aggregation and loss of CE reactivity, highlighting the importance of controlled surface engineering. Furthermore, CE-Chemistry enabled the first noble-metal-free oxidation of I- to I3 -, establishing a low-energy, cost-effective paradigm for catalytic iodine conversion. Together, these advances provide a sustainable materials design framework for CE-Chemistry, with broad implications for scalable, green chemical transformation technologies.
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