利用模拟海水电化学法从O₂中制取H₂O₂为高耗能的工业蒽醌工艺提供了一种很有前途的替代方法。

近日，香港科技大学邵敏华，Qinglan Zhao报道了开发了一种新的协同工程策略来优化ORR反应途径，以钴单原子催化剂（Co SACs）为电催化剂，建立了模拟海水中空气气氛下电催化生成H₂O₂的流动池系统。

文章要点

1）具有Co-N₅结构的Co-N-C催化剂获得了较高的H₂O₂产率和法拉第效率。与大多数报道的Co-N₄结构相比，Co-N₅结构在实验和理论上被证明是一种更好的配位结构，在2e^- ORR生成H₂O₂的过程中具有更快的动力学速率，并且在模拟海水环境中具有更强的耐氯性，而不会抑制ORR过程。

2）三相流动槽中，在中性的0.5 M NaCl溶液中，氧气流动条件下，法拉第效率高达95.6%，H₂O₂的产率为4.5 mol g_catalyst^-1 h^-1。用空气代替O₂，仍可获得3.4 mol g_catalyst^-1 h^-1的显著产H₂O₂速率。

3）研究发现，通过偶合阳极反应还可以生成Cl₂，为该电解槽创造额外的经济价值。

工作在丰富催化剂家族方面向前迈进了一步，为通过非贵金属单原子催化剂的配位工程改变反应途径提供了一种新的策略。特别是，这项工作将激发人们更多的研究，从而更好地设计海水系统催化剂结构，以生产具有经济价值的化学品，对构建绿色能源路线图具有重要意义。

参考文献

Qinglan Zhao, et al, Approaching a High-Rate and Sustainable Production of Hydrogen Peroxide: Oxygen Reduction on Co-N-C Single-Atom Electrocatalysts in Simulated Seawater, Energy Environ. Sci., 2021

DOI: 10.1039/D1EE00878A

https://doi.org/10.1039/D1EE00878A