ACS Catal：KOH活化N、S共掺杂石墨烯实现自由基氧化机理控制

纳米技术

2021-04-08

澳大利亚阿德莱德大学段晓光、天津大学彭文朝等报道了对N、S共掺杂石墨烯通过ZnCl₂、KOH、CO₂进行活化，从而在石墨烯中引入不同结构缺陷同时实现了各种功能化，这种修饰的碳基催化剂能够通过活化过氧单硫酸钾盐用于降解苯酚。N、S共掺杂的石墨烯表现比N掺杂石墨烯更高的催化活性，同时KOH活化的N、S共掺杂石墨烯进一步改善氧化反应活性。

本文要点：

（1）

反应机理。通过自由基淬灭、电化学表征、ESR等表征，发现N掺杂石墨烯在催化反应中以非自由基过程将过氧单硫酸钾活化；

对于N、S共掺杂石墨烯，催化反应转变为以自由基主导的SO₄^·-、·OH氧化反应进行；

通过KOH活化N、S-共掺杂石墨烯，能够促进生成两种自由基物种的过程，同时还生成了另外一种超氧离子自由基O₂^·-，通过这种过程，在降解过程中实现了更深入的有机分子降解反应。

（2）

催化剂修饰的意义。与非自由基氧化反应过程相比，自由基氧化反应包括从O₂^·-转化生成单线态O₂，该自由基氧化反应能够在体相溶液相中发生，从而抑制碳基催化剂的降解，更好的提高催化剂的结构稳定性。

参考文献

Xintong Li, Jun Wang, Xiaoguang Duan*, Yang Li, Xiaobin Fan, Guoliang Zhang, Fengbao Zhang, and Wenchao Peng*, Fine-Tuning Radical/Nonradical Pathways on Graphene by Porous Engineering and Doping Strategies, ACS Catal. 2021, 11, 4848–4861

DOI: 10.1021/acscatal.0c05089

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05089