Role of Au-TiO2 interfacial sites in enhancing the electrocatalytic glycerol oxidation performance

Han, Jisu; Kim, Young‐Min; Jackson, David H. K.; Jeong, Kwang Eun; Chae, Ho Jeong; Lee, Kwan Young; Kim, Hyung Ju

doi:10.1016/j.elecom.2018.09.004

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“…Meanwhile, the activity of Au in acidic solutions is weak because of the lack of proton acceptors OH − in the solution as well as surface-bonded hydroxo adsorbates (*OH) (Kwon et al 2011a,b). Moreover, the performance of Au-based catalyst can be enhanced by modifying it with metal oxides without significant change in the Au crystal structure (Figure 4) (Han et al 2018). A notable performance of Aubased catalyst was reported by Xin et al (2012) during glycerol oxidation.…”

Section: Gold-based Electrocatalystsmentioning

confidence: 98%

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A review of recent progress on electrocatalysts toward efficient glycerol electrooxidation

Alaba

Lee

Abnisa

et al. 2020

Reviews in Chemical Engineering

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Glycerol electrooxidation has attracted immense attention due to the economic advantage it could add to biodiesel production. One of the significant challenges for the industrial development of glycerol electrooxidation process is the search for a suitable electrocatalyst that is sustainable, cost effective, and tolerant to carbonaceous species, results in high performance, and is capable of replacing the conventional Pt/C catalyst. We review suitable, sustainable, and inexpensive alternative electrocatalysts with enhanced activity, selectivity, and durability, ensuring the economic viability of the glycerol electrooxidation process. The alternatives discussed here include Pd-based, Au-based, Ni-based, and Ag-based catalysts, as well as the combination of two or three of these metals. Also discussed here are the prospective materials that are yet to be explored for glycerol oxidation but are reported to be bifunctional (being capable of both anodic and cathodic reaction). These include heteroatom-doped metal-free electrocatalysts, which are carbon materials doped with one or two heteroatoms (N, B, S, P, F, I, Br, Cl), and heteroatom-doped nonprecious transition metals. Rational design of these materials can produce electrocatalysts with activity comparable to that of Pt/C catalysts. The takeaway from this review is that it provides an insight into further study and engineering applications on the efficient and cost-effective conversion of glycerol to value-added chemicals.

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Section: Gold-based Electrocatalystsmentioning

confidence: 98%

“…(B) TEM image of Au/C and (C) ALD(TiO 2 )-Au/C. Inset: Histograms of particle size distribution(Han et al 2018). Reproduced with kind permission from Elsevier (copyright license no.…”

mentioning

confidence: 99%

A review of recent progress on electrocatalysts toward efficient glycerol electrooxidation

Alaba

Lee

Abnisa

et al. 2020

Reviews in Chemical Engineering

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“…The electrochemical process involves two half reactions (reduction and oxidation), which enables the independent optimization of each reaction (Orella et al, 2018). Parameters like electrodes mate rials, pH of electrolyte, applied potential, current density, temper ature and additives have a significant influence on the electrochemical process (Benipal et al, 2017;Da Silva et al, 2017;Han et al, 2018). Several excellent reviews have been carried out on glycerol electrochemical conversion.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A review of recent developments on kinetics parameters for glycerol electrochemical conversion – A by-product of biodiesel

Rahim

Lee

Abnisa

et al. 2020

Science of The Total Environment

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Solilltkln \'•rilobb Cam:crcritlo.molsl>vcrol Céll\Cefll'll.ioncild«trol)'II: pllor'"'tloemtJI) / I! a Glycerol is a by product produced from biodiesel, fatty acid, soap and bioethanol industries. Today, the value of glycerol is decreasing in the global market due to glycerol surplus, which primarily resulted from the speedy expansion of biodiesel producers around the world. Numerous studies have proposed ways of managing and treating glycerol, as well as converting it into value added compounds. The electrochem ical conversion method is preferred for this transformation due to its simplicity and hence, it is discussed in detail. Additionally, the factors that could affect the process mechanisms and products distribution in the electrochemical process, including electrodes materials, pH of electrolyte, applied potential, current density, temperature and additives are also thoroughly explained. Value added compounds that can be produced from the electrochemical conversion of glycerol include glyceraldehyde, dihydroxyacetone, gly colic acid, glyceric acid, lactic acid, 1 :i. propanediol, 1,3 propanediol, tartronic acid and mesoxalic acid. These compounds are found to have broad applications in cosmetics, pharmaceutical, food and polymer industries are also described. This review will be devoted to a comprehensive overview of the current sce nario in the glycerol electrochemical conversion, the factors affecting the mechanism pathways, reaction rates, product selectivity and yield. Possible outcomes obtained from the process and their benefits to the industries are discussed. The utilization of solid acid catalysts as additives for future studies is also suggested

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“…Na tabela 6 são apresentados os valores obtidos em potencial de circuito aberto e densidade de potência máxima na oxidação do etanol. oxigenadas para a oxidação de Coads na superfície do Pd [31] ou para facilitar a oxidação do glicerol na superfície do metal [37]. Na tabela 7 estão apresentandos os valores de potencial de circuito aberto e densidades de potência máxima na oxidação do glicerol.…”

Section: Tempo (S)unclassified

“…A Figura 6 foi adaptada segundo Han et al [94] ilustrando a formação dos produtos gerados e as vias de reações possíveis para a eletro-oxidação do etanol. As reações dos mecanismos (Figura Han et al [37], relataram que a combinação (TiO2) -Au/C promoveu a oxidação do glicerol em meio alcalino. Os autores observaram a melhora da atividade catalítica, assim, como a mudança da via da reação do glicerol devido as interfaces 3 de TiO2 -Au formadas durante o método de preparo.…”

unclassified

Oxidação eletroquímica do etanol e glicerol em eletrólito alcalino utilizando eletrocatalisadores PdTiO>sub<2>/sub</C preparados via redução por borohidreto de sódio

Pereira¹

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pelos conselhos, paciência, conhecimento transmitido na orientação. Ao IPEN pela infraestrutura e auxílio financeiro e aos funcionários do Centro de Células a Combustível, Joana, Neymar e Francisco pela paciência e compromisso para com todos. Aos amigos: Júlio, Andrea, Carlos, Eric, Agatha, Fabiana e Andrezza, por todo o apoio. Ao CNPQ pela bolsa concedida. Aos meus pais Vandalúcia e Petronio, pelo apoio pessoal e profissional. Ao Bruno Torres, pelo incentivo, apoio moral e paciência. Aos meus familiares, todos aqueles que me apoiaram e foram solícitos em muitos momentos desta jornada. In memoriam de Isabel Maria (avó), Lucilene Calixto (prima), Geralda Barbosa (avó) e Leôncio Barbosa (avô) pelo apoio e carinho que quando em vida depositaram a mim. Você nasceu para vencer, mas para ser um vencedor, você precisa planejar para vencer, se preparar para vencer,e esperar vencer." ZigZiglar RESUMO PEREIRA, VIVIANE S. Oxidação eletroquímica do etanol e glicerol em eletrólito alcalino utilizando eletrocatalisadores PdTiO2/C preparados via redução por borohidreto de sódio. 2021. p.120 (Tese Doutorado em Tecnologia Materiais) -Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares -IPEN -CNEN /SP. São Paulo. Os eletrocatalisadores Pd/C, TiO2/C e os binários PdTiO2/C (50:50), (70:30), (90:10), (30:70) e (10:90) foram preparados pelo método de redução via borohidreto de sódio. Estes eletrocatalisadores foram sintetizados via borohidreto de sódio e caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão MET e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (ATR-FTIR). Já a atvidade eletrocatalítica foi analisada por voltametria cíclica e cronoamperometria em meio alcalino. As análises de DRX apresentaram planos cristalinos de Pd bem definidos, associados a estrutura cúbica de face centrada (cfc), assim como planos agregados as estruturas de TiO2 e carbono. As micrografias, obtidas por MET, demonstraram um tamanho médio de nanopartículas, entre 7 nm a 10 nm, afiliadas a uma distribuição satisfatória no suporte de carbono. Os ensaios eletroquímicos, via voltametria cíclica e cronoamperometria, com os eletrocatalisadores binários mostraram um aumento de densidade de corrente no processo da oxidação tanto para etanol como para glicerol, em comparação aos eletrocatalisadores padrões Pd/C e TiO2/C. Os ensaios com glicerol em uma célula unitária a 60 °C atingiram densidade de potência máxima em 12,5 W cm -2 para PdTiO2/C (70:30), quando comparados ao eletrocatalisador comercial Pd/C com 3,70 W cm -2 . Nos testes com etanol, em uma célula a 80 °C, o eletrocatalisador PdTiO2/C (50:50) indicou valores de densidade de potência máxima em 33,5 W cm -2 , e o eletrocatalisador padrão Pd/C atingiu 4,2 W cm -2 indicando que a utilização do co-catalisador TiO2 com as nanopartículas de Pd resultaram em um efeito benéfico (que pode ser atribuído ao mecanismo bifuncional), devido à formação de espécies oxigenadas capazes de liberar os sítios catalíticos do Pd para novas adsorções.

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Role of Au-TiO2 interfacial sites in enhancing the electrocatalytic glycerol oxidation performance

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A review of recent progress on electrocatalysts toward efficient glycerol electrooxidation

A review of recent progress on electrocatalysts toward efficient glycerol electrooxidation

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Oxidação eletroquímica do etanol e glicerol em eletrólito alcalino utilizando eletrocatalisadores PdTiO>sub<2>/sub</C preparados via redução por borohidreto de sódio

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