JACS：首次报道，即最佳性能！Pt1/N-CNTs在环境条件下可高效和选择性的电催化C-C键裂解

2023年11月30日下午12:23 • 顶刊解读

选择性裂解C-C键是木质素降解获得高附加值芳香族化合物的关键和挑战。电催化氧化反应是一种很有前途的氧化技术，但是现有的C-C键裂解电催化剂选择性差、产物产率低。近日，清华大学王定胜教授和段昊泓副教授、中科院大连化学物理研究所Jiangwei Zhang（共同通讯作者）等人首次报道了一种通过逐步聚合-碳化-静电吸附策略，构建了氮掺杂的碳纳米管（Pt₁/N-CNTs）上原子分散的Pt-N₃C₁位点在环境条件下对β-O-4模型化合物中C_α-C_β键断裂具有很高的活性和选择。

图1 催化示意图

Pt₁/N-CNTs具有99%的底物转化率和81%的苯甲醛产率，超过了已报道的该领域所有电催化剂。此外，仅含有0.41wt% Pt的Pt₁/N-CNTs比最新的本体Pt电极（100wt% Pt）和商用Pt/C催化剂（20wt% Pt）获得更高的苯甲醛产率。

图2 木质素β-O-4模型化合物中C_α-C_β键的裂解

系统的实验研究和密度泛函理论（DFT）计算表明，Pt₁/N-CNTs的优异性能来源于原子分数的Pt-N₃C₁位点，有助于形成关键的C_β自由基中间体，进一步诱导自由基/自由基交叉耦合路径，以破坏C_α-C_β键。该工作通过一种绿色和可持续的电化学方法，以超低的贵金属用量，为木质素稳定开辟了新的途径。

图3 Pt₁/N-CNTs的合成和表征

Atomically Dispersed Pt-N₃C₁ Sites Enabling Efficient and Selective Electrocatalytic C-C Bond Cleavage in Lignin Models under Ambient Conditions. J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c02328.

https://doi.org/10.1021/jacs.1c02328.

​JACS：首次报道，即最佳性能！Pt1/N-CNTs在环境条件下可高效和选择性的电催化C-C键裂解

相关推荐

JACS：首次报道，即最佳性能！Pt1/N-CNTs在环境条件下可高效和选择性的电催化C-C键裂解