JACS：光电催化甘油选择性氧化

纳米技术

2022-03-31

光电催化甘油氧化是一种能够制备具有应用价值的二羟基丙酮DHA（dihydroxyacetone），DHA在化妆品、制药行业等领域具有应用前景。但是，目前光电催化甘油氧化反应面临着反应选择性较低的问题（选择性≤60 %）。

有鉴于此，清华大学段昊泓、北京化工大学栗振华等报道通过在TiO₂纳米棒的表面负载一层Bi₂O₃纳米粒子，作为光阳极进行异相光电催化甘油氧化反应，当甘油的转化率达到~50 %，DHA的选择性能够保持65 %。

本文要点：

（1）

TiO₂界面修饰Bi₂O₃能够形成p-n异质结结构，促进了电荷转移、提高电流密度。实验结合DFT计算发现，Bi₂O₃能够选择性的与甘油分子的中间羟基产生相互作用，促进甘油选择性氧化生成DHA。详细的反应机理发现，该反应通过两个反应途径进行，包括亲电性OH*氧化（主要过程）和晶格氧氧化（次要过程）。

（2）

设计搭建了自供能光电催化体系，在甘油光电催化氧化反应中，DHA的产率达到1.04 mg cm^-2 h^-1和>70 %的选择性，H₂产率0.32 mL cm^-2 h^-1。该研究展示了光电催化阳极材料表面功能化对于生物质增值利用制备高附加值化学品的前景。

参考文献

Lan Luo, Wangsong Chen, Si-Min Xu, Jiangrong Yang, Min Li, Hua Zhou, Ming Xu, Mingfei Shao, Xianggui Kong, Zhenhua Li*, and Haohong Duan*, Selective Photoelectrocatalytic Glycerol Oxidation to Dihydroxyacetone via Enhanced Middle Hydroxyl Adsorption over a Bi₂O₃-Incorporated Catalyst, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c00465

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00465