Plasmon-Assisted Electrochemical Epoxidation using Water as an Oxidant

化学 电化学 电催化剂 光化学 烯烃纤维 吸附 等离子体子 苯乙烯 无机化学 氧化还原 催化作用 表面等离子体子 电解水 过渡金属 Atom(片上系统) 化学工程
作者
Lucas Dias Germano,Sajal Kumar Giri,Chloe Anne Litts,Francis M. Alcorn,George C. Schatz,Susana Inês Cordoba de Torresi,Prashant K. Jain
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (5): 5368-5377 被引量:1
标识
DOI:10.1021/jacs.5c18709
摘要

Olefin epoxidation, an important industrial reaction, often uses hazardous oxidants, causing challenges in waste disposal. Here, we demonstrate the use of water as an oxidant by a plasmon-assisted electrochemical strategy. The electrocatalyst is comprised of a hybrid of a water oxidation catalyst, manganese oxide, and plasmonic gold nanoparticles. Visible-light irradiation of the electrocatalyst enhanced the epoxidation of 4-styrenesulfonate 5-fold as compared to dark conditions at the same temperature. From electrochemical analyses conducted under plasmon excitation conditions, complemented by real-time time-dependent density functional tight binding simulations, it is found that the plasmonic boost of the electrochemical styrene epoxidation is due to energetic holes generated by the excitation of localized surface plasmon resonances of gold nanoparticles. These photogenerated holes activate adsorbed water for oxidation and enhance the binding of 4-styrenesulfonate at interfacial sites. This work demonstrates a proof of concept and establishes the mechanistic basis for plasmon-assisted activation of water as an O atom source for electrochemical epoxidations.
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