通过双活化策略在Ag-CeO2电催化剂上用苯乙酮高效固定CO2
二氧化碳(CO2)是一种主要的温室气体,对全球气候变化和生态环境造成了很大影响.同时,CO2也是一种无毒、廉价、丰富的C1资源,可用于合成用作燃料和药物的各种有机化合物.因此,模拟植物光合作用对CO2进行固定成为了众多科研工作者的研究热点.电化学羧化是将CO2固定在有机分子上的一种有效方法,并且已被证明可以通过构建新的C–C键,使CO2与各种底物(包括酮、二烯和类卤化物等)发生电羧化反应,形成羧酸化合物.然而,由于CO2分子本身的热力学和动力学惰性,使得CO2分子的活化颇具挑战性,难以实现高效转化.目前,许多研究致力于开发各种用于CO2转化的反应模型和催化剂.例如,结合单个CO2分子形成不同羧酸的单羧基化反应.酮类化合物与CO2的电羧化反应是实现CO2固定并合成羧酸的一种有效途径,得到的羧酸产物可作为许多生物活性化合物的来源.然而,在CO2和芳香酮的电羧化反应中,由于二者的活化具有较大的过电位差异,会严重阻碍电羧化反应的效率并导致产物收率较低.研究表明可以通过同时激活CO2分子和有机底物以促进目标羧化产物的形成.该策略为改善CO2和芳族酮之间的电羧化反应效率提供了思路.本文合成了一种Ag掺杂的CeO2纳米线(Ag-CeO2 NWs)作为催化苯乙酮和CO2进行电羧化反应的催化剂.该催化剂能够起到同时活化CO2和苯乙酮分子的作用,实现双重活化的目的.在双重活化策略下,苯乙酮与CO2的电羧化反应可以通过将CO2活化为CO2??,然后通过自由基的形式加成到苯乙酮的双键上;或者,苯乙酮分子被活化成苯乙酮自由基阴离子,苯乙酮自由基阴离子通过亲核反应与CO2偶联,最终形成羧酸产物.与银箔、银纳米颗粒和CeO2纳米线相比,Ag-CeO2纳米线催化剂可以有效降低CO2和苯乙酮分子活化之间的起始电位差,从而能够有效地电羧化形成2-苯乳酸.在-1.8 V vs.Ag/AgI电位下,生成2-苯乳酸的法拉第效率高达91％,收率为83.2％.综上,本文同时激活CO2和有机底物分子的双重活化策略有利于指导催化剂的设计,从而提高CO2固定效率,进而提高电羧化反应的活性和选择性.
电羧化反应、二氧化碳还原、电催化剂、Ag-CeO2、双重活化策略
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O643.36;TM911.4;TQ426.6
2022-11-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共8页
3134-3141
