清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Mechanistic Insights into the Electrochemical Oxidation of 5-Hydroxymethylfurfural on a Thin-Film Ni Anode

电化学 酒精氧化 催化作用 部分氧化 氧化态 氧化还原 选择性 电解质 无机化学 化学 氢化物 反应机理 有机化学 电极 物理化学
作者
Aditya Prajapati,Nitish Govindarajan,Wenyu Sun,Jiayi Huang,Hossein Bemana,Jeremy T. Feaster,Sneha A. Akhade,Nikolay Kornienko,Christopher Hahn
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (13): 10122-10131 被引量:35
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c01448
摘要

The electrochemical oxidation of alcohols is being explored as a favorable substitute for the oxygen evolution reaction owing to its capability to generate high-value products and lower overpotentials. Herein, we present a systematic investigation into the electrochemical oxidation of 5-hydroxymethylfurfural (HMF), a model biomass platform chemical, on a thin-film nickel catalyst, aiming to investigate the underlying reaction mechanism and shed light on the role of the catalyst’s microenvironment and phase on activity and product selectivity. Utilizing a combined experimental and computational approach, we demonstrate that NiOOH is the active phase for HMF oxidation. Additionally, we find a substantial impact of the electrochemical environment, particularly the electrolyte pH, on the reaction. Under highly alkaline conditions (pH = 13), higher activity for HMF oxidation is observed, accompanied by an increased selectivity toward 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) production. Conversely, a less alkaline environment (pH = 11) results in diminished HMF oxidation activity and a higher preference for the partial oxidation product 2,5-diformylfuran (DFF). Mechanistic insights from DFT studies reveal that geminal diols that are present under highly alkaline conditions undergo hydride transfer via HMFCA, while a shift to an alkoxide route occurs at a lower pH, favoring the DFF pathway. Hydride transfer energetics are also strongly affected by the surface Ni oxidation state. This integrated approach, bridging experimental and computational insights, provides a general framework for investigating the electrochemical oxidation of aldehydes and alcohols, thereby advancing rational design strategies in electrocatalysts for alcohol electro-oxidation reactions.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刘尚琴发布了新的文献求助10
刚刚
忧虑的静柏完成签到 ,获得积分10
1秒前
SAY完成签到 ,获得积分10
3秒前
蛋黄啵啵完成签到 ,获得积分10
6秒前
灿烂而孤独的八戒完成签到 ,获得积分0
9秒前
科研通AI6.1应助刘尚琴采纳,获得10
9秒前
简单的易真完成签到,获得积分10
12秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
科研人完成签到 ,获得积分10
19秒前
净心完成签到,获得积分10
22秒前
纯真的梦竹完成签到,获得积分10
31秒前
32秒前
刘尚琴完成签到,获得积分10
36秒前
踏雪完成签到,获得积分10
38秒前
高贵幼枫完成签到 ,获得积分10
40秒前
41秒前
江江完成签到 ,获得积分10
42秒前
斯文的傲珊完成签到,获得积分10
50秒前
玛卡巴卡爱吃饭完成签到 ,获得积分10
55秒前
科目三应助doublenine18采纳,获得10
56秒前
zzhui完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
丫丫完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小柯基学从零学起完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
小李子完成签到 ,获得积分10
1分钟前
doublenine18完成签到,获得积分10
1分钟前
doublenine18发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
芍药完成签到 ,获得积分10
1分钟前
骑猪兜风完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Zhaoyuemeng完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xue112完成签到 ,获得积分10
2分钟前
lucky完成签到 ,获得积分10
2分钟前
故意的亦竹完成签到,获得积分10
2分钟前
打打应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
cdercder应助科研通管家采纳,获得20
2分钟前
yuer完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
久松真一著作集〈第5巻〉禅と芸術 500
Fundamentals of Modern Mathematics: A Practical Review (Dover Books on Mathematics) 500
Cold War Transcended: Australia's China Policy, 1949-1990 470
Comprehensive Organic Synthesis 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6593584
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8364710
关于积分的说明 17906803
捐赠科研通 5743195
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2952150
邀请新用户注册赠送积分活动 1927490
关于科研通互助平台的介绍 1819225