稳定和高度选择性的Co-CeF₃@Ni₃N板上板上的异构结构用于PET电升级和生产

科学领域:

• 电化学 电化学 电化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 绿色化学 绿色化学
• 催化剂是一种催化剂.

背景情况:

• 聚乙烯二甲 (PET) 性水解剂的升级为绿色和有价值的化学品提供了一条可持续的途径.
• 在工业电流密度 (>200 mA cm^-2) 实现PET电升级的高选择性和稳定性仍然是一个重大挑战.
• 现有的电催化剂在效率和耐用性方面往往难以满足大规模应用的需求.

研究的目的:

• 开发一种新型的双功能电催化剂,用于高效的PET水解剂的电升级,并与产生气相结合.
• 研究催化剂在工业规模电流密度下的性能,重点关注选择性,稳定性和能源效率.
• 阐明反应机制,活性物种和参与乙烯糖醇氧化反应 (EGOR) 的关键中间体.

主要方法:

• 在泡 (Co-CeF₃@Ni₃N) 上支的层次 Co-CeF₃@Ni₃N 板上的纳米结构的制造.
• 电化学表征包括循环电压测量,时测量和电化学阻抗光谱学.
• 在现场表征技术,在电气升级过程中识别活性物种和中间体.
• 在连续流量电池设置中进行测试,以评估在现实的操作条件下的性能.

主要成果:

• Co-CeF₃@Ni₃N/NF催化剂在低应用电位 (1.32-1.44V对RHE) 时展示了工业规模的电流密度 (80-380mA cm-2).
• 实现了特殊的稳定性 (>60小时在批量中,>144小时在流量单元中) 和高的Faraday效率 (>97%对于EGOR,>95%在流量单元中).
• 现场研究确定了关键的活性物种和中间体,揭示了有利于高形式选择性的反应途径.
• 使用催化剂的连续流电池实现了高活性 (>300 mA cm^-2在1.72 V) 对于PET水解剂的电升级.

结论:

• 开发的等级 Co-CeF₃@Ni₃N/NF 纳米结构是 PET 废物回收利用的高效双功能电催化剂.
• 催化剂使节能绿色生产和从PET化物中选择性产生增值阳极产品成为可能.
• 这项工作提供了对EGOR的机制理解,并为闭环PET回收利用提供了有希望的途径.