Co3O4/CeO2异质结的界面电子调控作用：优化甘油氧化为乙二醇过程中的C–C键断裂及中间产物的吸附

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Interfacial Electronic Modulation of Co3O4/CeO2 Heterojunction for Optimizing C–C Bond Cleavage and Intermediate Adsorption in Glycerol Oxidation to Glycolic Acid

选择性电催化氧化甘油制备高附加值C2–C3化学品，通过调控催化剂界面电子结构增强d带中心，促进羟基吸附并抑制C–C键断裂，提升甘油酸选择性至42%，活性达19.6 μmol cm–2 h–1。

　　

选择性电催化氧化甘油生成高价值的C2–C3化合物是一种有前景的方法，但该方法在实现精确的C–C键断裂以及提高选择性方面存在困难，因为甘油可以通过多种途径进行氧化。通过调控电催化剂的界面电子结构来控制甘油氧化中间体的吸附能力以及C–C键断裂的程度，对于提高C2–C3化合物的选择性至关重要。本文开发了一种自支撑的p-n异质结催化剂（Co₃O₄/CeO₂），用于高效地将甘油氧化为C2化合物，其乙酸选择性达到42%，产率为19.6 μmol cm^–2 h^–1。该催化剂内置的电场促进了CeO₂向Co₃O₄的快速界面电荷转移，使得Co₃O₄的活性d带中心发生移动。电化学表征和理论计算表明，这种异质结结构促进了羟基物种和甘油的吸附，从而增强了甘油氧化反应的活性。同时，Co₃O₄活性位点的电子云分布得到优化，增强了含氧中间体的吸附，减弱了乙酸的吸附，并抑制了C–C键的进一步断裂，从而提高了乙酸的选择性。本研究阐明了Co₃O₄/CeO₂异质结催化剂的氧化还原动力学调控机制，为通过甘油氧化生产高附加值C2化合物提供了一种极具前景的催化剂设计策略。