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Production of H2 and Glucaric Acid Using Electrocatalyst Glucose Oxidation by the Ta NiFe LDH Electrode
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 9.5 ) Pub Date : 2024-05-09 , DOI: 10.1021/acsami.4c02260 Meysam Tayebi 1 , Zohreh Masoumi 2 , Bongkuk Seo 1 , Choong-Sun Lim 1 , Chae Hwan Hong 3 , Hye Jin Kim 1 , Daeseung Kyung 2 , Hyeon-Gook Kim 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 9.5 ) Pub Date : 2024-05-09 , DOI: 10.1021/acsami.4c02260 Meysam Tayebi 1 , Zohreh Masoumi 2 , Bongkuk Seo 1 , Choong-Sun Lim 1 , Chae Hwan Hong 3 , Hye Jin Kim 1 , Daeseung Kyung 2 , Hyeon-Gook Kim 1
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The slow anodic oxygen evolution reaction (OER) significantly limits electrocatalytic water splitting for hydrogen production. We proposed the electrocatalyst for glucose oxidation by Ta-doping NiFe LDH nanosheets to simultaneously obtain glucaric acid (GRA) and hydrogen gas as a useful byproduct. Superior glucose oxidation reaction (GOR) activity is demonstrated by the optimized Ta–NiFe LDH, which has a low overpotential of 192 mV, allowing for a small Tafel slope of 70 mV dec–1 and a current density of 50 mA cm–2. The Ta NiFe LDH-oxidized glucose to GRA with a 72.94% yield and 64.3% Faradaic efficiency at 1.45 VRHE. Herein, we report the Ta NiFe LDH/NF electrode for the GOR&hydrogen evolution reaction (HER), which exhibits a cell voltage of 1.62 V to reach a current density of 10 mA cm–2, which is 250 mV lower compared to OER&HER (1.87 V). This study reveals that GOR is an energy-efficient and cost-effective method for producing H2 and valorizing biomass.
中文翻译:
Ta NiFe LDH 电极电催化葡萄糖氧化生产 H2 和葡萄糖酸
缓慢的阳极析氧反应(OER)显着限制了电催化水分解制氢。我们提出了通过 Ta 掺杂 NiFe LDH 纳米片进行葡萄糖氧化的电催化剂,以同时获得葡萄糖二酸(GRA)和氢气作为有用的副产物。优化的 Ta-NiFe LDH 展现了卓越的葡萄糖氧化反应 (GOR) 活性,该 LDH 具有 192 mV 的低过电势,允许 70 mV dec –1 的小塔菲尔斜率和 50 的电流密度mA 厘米 –2 。 Ta NiFe LDH 氧化葡萄糖生成 GRA,在 1.45 V RHE 下产率为 72.94%,法拉第效率为 64.3%。在此,我们报道了用于 GOR 和析氢反应 (HER) 的 Ta NiFe LDH/NF 电极,其电池电压为 1.62 V,可达到 10 mA cm –2 的电流密度,降低了 250 mV与 OER&HER (1.87 V) 相比。这项研究表明,GOR 是一种生产 H 2 和提高生物质价值的节能且具有成本效益的方法。
更新日期:2024-05-09
中文翻译:
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Ta NiFe LDH 电极电催化葡萄糖氧化生产 H2 和葡萄糖酸
缓慢的阳极析氧反应(OER)显着限制了电催化水分解制氢。我们提出了通过 Ta 掺杂 NiFe LDH 纳米片进行葡萄糖氧化的电催化剂,以同时获得葡萄糖二酸(GRA)和氢气作为有用的副产物。优化的 Ta-NiFe LDH 展现了卓越的葡萄糖氧化反应 (GOR) 活性,该 LDH 具有 192 mV 的低过电势,允许 70 mV dec –1 的小塔菲尔斜率和 50 的电流密度mA 厘米 –2 。 Ta NiFe LDH 氧化葡萄糖生成 GRA,在 1.45 V RHE 下产率为 72.94%,法拉第效率为 64.3%。在此,我们报道了用于 GOR 和析氢反应 (HER) 的 Ta NiFe LDH/NF 电极,其电池电压为 1.62 V,可达到 10 mA cm –2 的电流密度,降低了 250 mV与 OER&HER (1.87 V) 相比。这项研究表明,GOR 是一种生产 H 2 和提高生物质价值的节能且具有成本效益的方法。