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暨南大学 高庆生JACS:原位Li⁺嵌入纳米级Chevrel相Mo₆S₈以实现高效电化学还原硝基芳香烃

催化进展  · 公众号  ·  · 2025-03-24 18:15

正文

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第一作者:Jingwen Tan

通讯作者: 高庆生

通讯单位: 暨南大学

研究背景与内容

电化学硝基芳烃还原可以通过控制电位和电流来操纵多个电子和质子的转移,从而在环境条件下实现苯胺的绿色生产,但在使用非贵重催化剂的 PH 中性电解中仍然存在挑战。

本文首次提出了具有高导电性和可插入框架的 Chevrel Mo 6 S 8 ,作为具有突出性能的低成本候选物,更重要的是,作为揭示硝基芳烃电还原阳离子效应的新平台。

研究要点

要点 1. 本文结果显示,在 0.1 M LiClO 4 中,在 −0.45 V vs RHE )条件下,由聚合物限制硫化得到的纳米 Mo 6 S 8 在将 4- 硝基苯乙烯还原为 4- 氨基苯乙烯方面具有很高的产率( ~ 95% )和法拉第效率( ~ 99% ),优于一系列金属硫化物甚至贵金属。

要点 2 . 结合实验和理论分析,作者确定了插层相关的阳离子效应,扩展了目前仅限于电极外亥姆霍兹平面的知识。在电解过程中原位插入 Li + 改善了 Mo 6 S 8 的电子构型,从而通过质子耦合电子转移机制促进硝基在低配位 Mo 位点上的吸附进行氢化。

1 (a) Mo 6 S 8 @CF 密闭空间制造示意图。( b−d Mo 6 S 8 @CF SEM TEM 图像, Mo 6 S 8 的尺寸分布( (c) 的插图)和 SAED 模式( (d) 的插图)。 (e) 常规固相法制备的大块 Mo 6 S 8 SEM 图像。 (f) Mo 6 S 8 @CF Mo 3d S 2p XPS 剖面。

2 (a) 4-NS 电还原途径示意图。 (b) Mo 6 S 8 @CF 4-NS 电还原过程中不同时间间隔的高效液相色谱图。 (c) 12.5 mM 4-NS 作用下, Mo 6 S 8 @CF Mo 6 S 8 在不同电位下的 4-VA 收率和 FE (e) 不同催化剂在 −0.45 V vs RHE )下的产率比较,包括在相同条件下测量的 CC (碳布)、 CFs (碳纤维)、 MoS 2 MoS 2 - DMA Mo 6 S 8 ,以及 Pd-Mo OP-Cu ,数据取自文献 22 50 (f) Mo 6 S 8 @CF −0.45 V vs RHE )下的循环性能。

参考文献 Jingwen Tan , Lei Feng , Junjie Shao. et al. In Situ Li + Intercalation into Nanosized Chevrel Phase Mo 6 S 8 toward Efficient Electrochemical Nitroarene Reduction. JACS. (202 5 ).

文献链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14111

以上内容,如有误读 和纰漏,敬请指

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