Caratterizzazioni strutturali di Ag3 PO4 cristalli. a–c Immagini SEM di Ag3 PO4 cubi (a), dodecaedri rombici (b) e tetraedri (c). d–f Immagini TEM di un Ag3 PO4 cubo (d), dodecaedro rombico (e) e tetraedro (f). g–i Immagini SAED di un Ag3 PO4 cubo (g), dodecaedro rombico (h) e tetraedro (i). j, k modelli XRD (j) e spettri XPS di rilevamento (k) di Ag3 PO4 cubi, dodecaedri rombici e tetraedri. Credito:Comunicazioni sulla natura (2022). DOI:10.1038/s41467-022-28516-0
Vi è una grande necessità per la produzione verde di ossido di propilene (PO) a causa del suo alto valore industriale. L'elettroossidazione del propilene in PO ha suscitato l'interesse degli scienziati perché il processo può essere condotto a temperatura ambiente e non scarica sostanze pericolose.
Sulla base dell'elettrodo Ag precedentemente sviluppato, che soffriva di scarsa attività, un gruppo guidato dal Prof. Geng Zhigang dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze ha sviluppato un catalizzatore composto da Ag3 PO4 cubi con (100) sfaccettature. Il catalizzatore ha mostrato sia un'elevata selettività che un'elevata attività. Il risultato è stato pubblicato su Nature Communications .
I ricercatori hanno sintetizzato Ag3 PO4 cristalli con diverse sfaccettature e ne ha studiato le prestazioni catalitiche in una cella elettrochimica a tre compartimenti. 1 Le misurazioni della risonanza magnetica nucleare H hanno rivelato che Ag3 PO4 i cubi con (100) sfaccettature mostravano una selettività PO fino all'80%, mentre altri Ag3 PO4 campioni con diverse strutture hanno mostrato una bassa selettività PO. Rispetto all'Ag3 commerciale PO4 senza modifiche strutturali, Ag3 PO4 cubi con (100) sfaccettature in questo lavoro hanno mostrato densità di corrente parziale 10 volte superiori di PO (jPO ) normalizzato dalla superficie elettrochimica (ECSA), che dimostra un'attività catalitica superiore.
Sono stati condotti anche calcoli della teoria del funzionale della densità (DFT) per comprendere il meccanismo di reazione. Il diagramma dell'energia libera suggeriva che la reazione fosse probabilmente preceduta da un percorso correlato a OH, in cui *il radicale libero OH partecipava alla reazione.
Nella via correlata all'OH, la formazione di radicali liberi PrOH* è la fase determinante la velocità (RDS). L'RDS presentava la barriera energetica più bassa su (100) aspetti di Ag3 PO4 . Inoltre, i ricercatori hanno scoperto dall'analisi della carica di Bader che (100) sfaccettature avevano la più forte polarizzazione del propilene, facilitando la rottura del legame π e la formazione del legame CO. Prendendo in considerazione queste evidenze, la superiore attività catalitica di (100) sfaccettature di Ag3 PO4 può finalmente essere spiegato.
Questo lavoro ha offerto un efficace elettrocatalizzatore PO e ha approfondito la comprensione dell'effetto delle sfaccettature cristalline nella catalisi. + Esplora ulteriormente
