电化学氧还原制取过氧化氢(H2O2)是替代传统复杂蒽醌工艺制H2O2的一种有前途的可再生的工艺。为了实现电化学氧还原制H2O2的工业化,需要具有高选择性的双电子还原催化剂。
近日,美国莱斯大学James M. Tour,Boris I. Yakobson报道了以商业炭黑(CB)为原料,采用一步等离子体法合成了一种廉价的无金属催化剂,从而实现了以100%的法拉第效率电化学生产H2O2。
文章要点
1)CB催化剂具有较高的起始电位(0.1 mA cm−2, 0.80 V vs RHE)和最高的质量活性(在0.60 V 下达到300A g−1)。此外,即使在去除含氧基团后仍能保持CB优异的催化性能。
2)显微和光谱表征以及密度泛函理论(DFT)计算表明,等离子处理后的缺陷结构使得CB具有优异的催化性能。
该研究工作为更进一步阐明无金属催化剂的ORR过程打开了一扇门,并为未来设计高性能和高选择性的H2O2催化剂提供参考。
参考文献
Zhe Wang, et al, Hydrogen Peroxide Generation with 100% Faradaic Efficiency on Metal-Free Carbon Black, ACS Catal. 2021
DOI:10.1021/acscatal.0c04735
https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c04735