苯甲醇电催化氧化为苯甲酸的过程通常需要高电压,这不仅增加了能耗,还会导致副反应(如析氧反应(OER))和催化剂降解。
基于此,2025年3月11日,华南理工大学赵云等人国际知名期刊Journal of the American Chemical Society发表题为《Low-Voltage Electrooxidation of Benzyl Alcohol to Benzoic Acid Enhanced by PtZn-ZnOx Interface》的研究论文。
在此,作者的研究介绍了一种新方法。一种具有PtZn金属间化合物结构且表面富含PtZn-ZnOx界面的PtZn-ZnOx催化剂,能够在低电位0.725 V下实现苯甲醇电催化氧化为苯甲酸的反应,其选择性高达99.5%,比大多数已报道的研究低0.6 V。这种高选择性证明了本研究催化剂的高效性,因为它显著减少了副反应的发生,从而实现了一种更高效且可持续的工艺。
实验和密度泛函理论计算表明,由于PtZn-ZnOx界面中Zn原子的不饱和配位,苯甲醇(Ph–CH₂OH)和苯甲醛(Ph–CHO)的吸附以及亲电性羟基(OH*)的生成得到了促进。此外,由于PtZn-ZnOx界面处的低能垒,OH*与Ph–CHO的耦合这一电位决定步骤也得到了促进,从而提高了催化活性和选择性。本研究为设计用于低电压下高效醇类增值的高性能电催化剂提供了一种新方法。
Low-Voltage Electrooxidation of Benzyl Alcohol to Benzoic Acid Enhanced by PtZn-ZnOx Interface,J. Am. Chem. Soc.(2025).https://doi.org/10.1021/jacs.4c17193
