ACS Catal：Au电催化甘油氧化pH影响机理研究

纳米

2021-12-25

电催化甘油氧化EOG（Electrocatalytic oxidation of glycerol）是将甘油转化为高附加值化学品的有效方法。在之前的研究实验中人们发现，EOG反应的反应活性与反应选择性与电催化剂和电极电势、pH、电解液等多种因素有关。

在广泛使用的Au电催化剂，在碱性条件中电解甘油展示了较高的EOG催化活性，生成乙醇酸是主要产物；在酸性或者中性电解液中，Au电极电催化剂表现非常弱的电催化活性，只能生成少量二羟基丙酮产物。

有鉴于此，于韦斯屈莱大学等报道电催化甘油氧化反应中使用Au作为催化剂时的pH变化导致电化学氧化反应的变化机理，通过DFT计算研究电催化氧化的机理。

本文要点：

（1）

作者对Au作为催化剂进行的EOG电催化反应中pH和电极电势对催化反应的影响进行研究。

通过恒电势理论计算，发现电催化反应的催化活性和反应选择性受到界面结合的羟基官能团控制。这个结果说明Au(OH)_ads和Au都是催化反应的活性位点，而且两种位点直接协同作用实现了较高的产率和选择性生成乙醇酸。

在酸性电解液环境中，界面上的羟基覆盖度非常低，导致反应中的主要产物是二羟基丙酮。通过计算预测了反应中较为缓慢的动力学。

（2）

本文研究结果说明计算化学研究能够明确的说明pH和碱性环境中的覆盖度是导致电催化氧化反应在碱性环境中更有利的原因。

参考文献

Anand M. Verma, Laura Laverdure, Marko M. Melander, and Karoliina Honkala*, Mechanistic Origins of the pH Dependency in Au-Catalyzed Glycerol Electro-oxidation: Insight from First-Principles Calculations, ACS Catal. 2022, 12, 662-675

DOI: 10.1021/acscatal.1c03788

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c03788