目前仍然缺乏由储量丰富元素构成的氧还原(ORR)电催化剂用于在酸性环境中高效电合成过氧化氢(H2O2)的同时,可以在很大程度上阻止其分解成水。
基于此,中科大高敏锐教授报道了提出了缩短过渡金属二硫属化物(TMDs)层间距的策略,即在二硒化钴(CoSe2)单分子层之间产生更强的耦合。利用这种强耦合的CoSe2原子层,研究人员展示了一种无PGM电催化剂,其可在酸性电解液中高效驱动H2O2电合成,在电流密度、生产率和操作时间方面优于先前报道的电催化剂。
文章要点
1)研究发现,CoSe2原子层间层间耦合作用的增强提供了有利的表面电子结构,削弱了临界的*OOH吸附,促进了H2O2的生成。
2)实验结果表明,强耦合CoSe2催化剂上,H2O2的法拉第效率为96.7%,电流密度为50.04 mA cm-2,产率为30.60 mg cm-2 h-1。此外,该催化剂在电流密度为-63 mA cm-2的条件下工作100 h,活性没有发生降解。
3)该策略适用于更广泛的TMDs材料,可以设计其中层间耦合,从而为其他重要的电化学反应开发新的高性能电催化剂。
参考文献
Xiao-Long Zhang, et al, Strongly Coupled Cobalt Diselenide Monolayers for Selective Electrocatalytic Oxygen Reduction to H2O2 under Acidic Conditions, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202111075
https://doi.org/10.1002/anie.202111075