Published January 26, 2024
| Version v1
Publication
Open
A contact-electro-catalysis process for producing reactive oxygen species by ball milling of triboelectric materials
Creators
- 1. Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
- 2. Chinese Academy of Sciences
- 3. Tsinghua University
- 4. Peking University
- 5. University of Chinese Academy of Sciences
Description
Ball milling is a representative mechanochemical strategy that uses the mechanical agitation-induced effects, defects, or extreme conditions to activate substrates. Here, we demonstrate that ball grinding could bring about contact-electro-catalysis (CEC) by using inert and conventional triboelectric materials. Exemplified by a liquid-assisted-grinding setup involving polytetrafluoroethylene (PTFE), reactive oxygen species (ROS) are produced, despite PTFE being generally considered as catalytically inert. The formation of ROS occurs with various polymers, such as polydimethylsiloxane (PDMS) and polypropylene (PP), and the amount of generated ROS aligns well with the polymers' contact-electrification abilities. It is suggested that mechanical collision not only maximizes the overlap in electron wave functions across the interface, but also excites phonons that provide the energy for electron transition. We expect the utilization of triboelectric materials and their derived CEC could lead to a field of ball milling-assisted mechanochemistry using any universal triboelectric materials under mild conditions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الطحن الكروي هو استراتيجية ميكانيكية كيميائية تمثيلية تستخدم التأثيرات أو العيوب أو الظروف القاسية الناجمة عن التحريض الميكانيكي لتنشيط الركائز. هنا، نوضح أن طحن الكرة يمكن أن يؤدي إلى التلامس الكهربائي التحفيزي (CEC) باستخدام مواد كهربية تربوية خاملة وتقليدية. يتم إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلي (ROS)، على الرغم من اعتبار PTFE عمومًا خاملًا حفازًا، وهو ما يتجلى في إعداد الطحن بمساعدة السائل الذي يتضمن بولي تترا فلورو إيثيلين (PTFE). يحدث تكوين ROS مع بوليمرات مختلفة، مثل بولي داي ميثيل سيلوكسان (PDMS) وبولي بروبيلين (PP)، وتتوافق كمية ROS المتولدة بشكل جيد مع قدرات كهربة البوليمرات. يُقترح أن التصادم الميكانيكي لا يزيد من التداخل في وظائف موجة الإلكترون عبر الواجهة فحسب، بل يثير أيضًا الفونونات التي توفر الطاقة لانتقال الإلكترون. نتوقع أن يؤدي استخدام المواد الكهروضوئية ومشتقاتها إلى مجال من الكيمياء الميكانيكية بمساعدة طحن الكرة باستخدام أي مواد كهروضوئية عالمية في ظل ظروف معتدلة.Translated Description (French)
Le broyage à billes est une stratégie mécanochimique représentative qui utilise les effets mécaniques induits par l'agitation, les défauts ou les conditions extrêmes pour activer les substrats. Ici, nous démontrons que le broyage à billes pourrait entraîner une électro-catalyse par contact (CEC) en utilisant des matériaux triboélectriques inertes et conventionnels. Illustré par un montage de broyage assisté par liquide impliquant du polytétrafluoroéthylène (PTFE), des espèces réactives de l'oxygène (ROS) sont produites, bien que le PTFE soit généralement considéré comme catalytiquement inerte. La formation de ROS se produit avec divers polymères, tels que le polydiméthylsiloxane (PDMS) et le polypropylène (PP), et la quantité de ROS générée s'aligne bien avec les capacités d'électrification par contact des polymères. Il est suggéré que la collision mécanique maximise non seulement le chevauchement des fonctions d'onde électronique à travers l'interface, mais excite également les phonons qui fournissent l'énergie pour la transition électronique. Nous nous attendons à ce que l'utilisation de matériaux triboélectriques et de leur CEC dérivée puisse conduire à un domaine de la mécanochimie assistée par broyage à billes utilisant tous les matériaux triboélectriques universels dans des conditions douces.Translated Description (Spanish)
El molino de bolas es una estrategia mecanoquímica representativa que utiliza los efectos, defectos o condiciones extremas inducidos por la agitación mecánica para activar los sustratos. Aquí, demostramos que la molienda de bolas podría provocar electrocatálisis de contacto (CEC) mediante el uso de materiales triboeléctricos inertes y convencionales. Ejemplificado por una configuración de molienda asistida por líquido que involucra politetrafluoroetileno (PTFE), se producen especies reactivas de oxígeno (ROS), a pesar de que el PTFE generalmente se considera catalíticamente inerte. La formación de ROS se produce con varios polímeros, como polidimetilsiloxano (PDMS) y polipropileno (PP), y la cantidad de ROS generada se alinea bien con las capacidades de electrificación por contacto de los polímeros. Se sugiere que la colisión mecánica no solo maximiza la superposición en las funciones de onda de electrones a través de la interfaz, sino que también excita los fonones que proporcionan la energía para la transición de electrones. Esperamos que la utilización de materiales triboeléctricos y su CEC derivada pueda conducir a un campo de mecanoquímica asistida por molienda de bolas utilizando cualquier material triboeléctrico universal en condiciones suaves.Files
s41467-024-45041-4.pdf.pdf
Files
(2.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d6b9afea34d1ff36fdc2683ed249f482
|
2.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- عملية تلامس وتحفيز كهربي لإنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية عن طريق طحن كرات المواد الكهربية الثلاثية
- Translated title (French)
- Un procédé d'électro-catalyse par contact pour produire des espèces réactives de l'oxygène par broyage à billes de matériaux triboélectriques
- Translated title (Spanish)
- Un proceso de electrocatálisis de contacto para producir especies reactivas de oxígeno mediante molienda de bolas de materiales triboeléctricos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4391261165
- DOI
- 10.1038/s41467-024-45041-4
References
- https://openalex.org/W2019103984
- https://openalex.org/W2028056984
- https://openalex.org/W2052166412
- https://openalex.org/W2087877229
- https://openalex.org/W2168100296
- https://openalex.org/W2223998303
- https://openalex.org/W2287571712
- https://openalex.org/W2534695571
- https://openalex.org/W2581877533
- https://openalex.org/W2738342839
- https://openalex.org/W2743551468
- https://openalex.org/W2744078894
- https://openalex.org/W2752812248
- https://openalex.org/W2788033961
- https://openalex.org/W2801260657
- https://openalex.org/W2926989958
- https://openalex.org/W2947295154
- https://openalex.org/W2959524987
- https://openalex.org/W2990622042
- https://openalex.org/W2995000843
- https://openalex.org/W2995918333
- https://openalex.org/W3002059868
- https://openalex.org/W3015273185
- https://openalex.org/W3023289681
- https://openalex.org/W3024699035
- https://openalex.org/W3033203499
- https://openalex.org/W3038142726
- https://openalex.org/W3075563446
- https://openalex.org/W3084864706
- https://openalex.org/W3092956341
- https://openalex.org/W3113322534
- https://openalex.org/W3117748187
- https://openalex.org/W4200182942
- https://openalex.org/W4205761649
- https://openalex.org/W4210723689
- https://openalex.org/W4223497064
- https://openalex.org/W4224229465
- https://openalex.org/W4280493555
- https://openalex.org/W4286750303
- https://openalex.org/W4309264000
- https://openalex.org/W4309890090
- https://openalex.org/W4313543580
- https://openalex.org/W4321766262
- https://openalex.org/W4360600364
- https://openalex.org/W4362559077
- https://openalex.org/W4365457497
- https://openalex.org/W4366768961
- https://openalex.org/W4379966253
- https://openalex.org/W4386209439
- https://openalex.org/W4386498823
- https://openalex.org/W4386863895