开发在pH通用条件下具有高活性、高选择性和稳定性的强效电催化剂用于电合成过氧化氢（H₂O₂）一直是一个巨大的挑战。与金属合金相比，贵金属基硫属化物具有高丰度、低成本、高催化活性等优点，具有极大的H₂O₂合成应用潜力。特别是，Se的半金属性质表现出比S更高的电活性，这表明其在H₂O₂合成中还有未开发的潜力。

基于此，苏州大学黄小青教授，香港理工大学黄勃龙教授报道了采用一种简便的湿化学法合成了一种高度单分散的Pd₄Se纳米颗粒（NPs），并创新性地将其作为高效的电催化剂用于在全pH条件下高选择性地合成H₂O₂。

文章要点

1）与商用Pd/C和Pd NPs催化剂相比，Pd₄Se NPs在0.1 M HClO₄、0.1 M KCl和0.1 M KOH电解液中，在0.2~0.45 V（vs.RHE）范围内对H₂O₂的氧还原选择性分别提高了93.5%、89.7%和86.7%。此外，计时电流法中产生的H₂O₂证实了基于Pd₄Se NPs的不同电解液中H₂O₂的高产率。

2）尽管在全pH条件下H₂O₂合成的优异活性归因于孤立的Pd原子的高电子密度，但NPs表面的Se原子被认为影响了Pd的性质，从而提高了Pd₄Se NPs的选择性。密度泛函理论（DFT）计算表明，Se的掺入导致了强烈的p-d排斥力，p-d排斥力使Pd-4d带向电子耗尽中心移动，从而实现近无势垒的电子转移，并促进[OOH^-]的稳定。因此，这种表面工程化的Pd实际上抑制了HER，并并使(O=O)-2p带实现最佳失配，从而实现了出色的串联质子化，共同导致了高效的H₂O₂合成。

3）Pd₄Se NPs在0.1 M HClO₄、0.1 M KCl和0.1 M KOH电解液中循环5000次后，H₂O₂选择性下降有限，表现出优异的耐久性。

参考文献

Chengyong Yang, Shuxing Bai, Zhiyong Yu, Yonggang Feng, Bolong Huang, Qiuyang Lu, Tong Wu, Mingzi Sun, Ting Zhu, Chen Cheng, Liang Zhang, Qi Shao and Xiaoqing Huang, A Newly-Explored Pd-Based Nanocrystal for the pH-Universal Electrosynthesis of H₂O₂, Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106480

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106480