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张铁锐Adv. Energy Mater. | 电催化氧还原为过氧化氢:从均相到非均相电催化

已有 943 次阅读 2021-3-9 10:17 |系统分类:科研笔记

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Yulin Wang, Geoffrey I. N. Waterhouse, Lu Shang*, Tierui Zhang*.

Electrocatalytic Oxygen Reduction to Hydrogen Peroxide: From Homogenous to Heterogenous Electrocatalysis. 

Adv. Energy Mater. 2020, 2003323.

DOI: 10.1002/aenm.202003323


【研究背景】


过氧化氢(H2O2)是一种环境友好型氧化剂,在整个化学工业中的卫生和环境修复中得到广泛使用。当前,H2O2是通过蒽醌工艺制造的,其具有许多缺点,包括分布不均、高能耗、大量的有机副产物废料以及需要将所获得的H2O2运输到使用节点。因此,作为一种替代技术,电化学合成H2O2成本有效、小规模和分布式的技术特点,现在引起了很多兴趣。



【成果简介】


这篇综述中,中国科学院理化技术研究所张铁锐/Lu Shang团队总结了用于将O2还原(ORR)为H2O2的电催化均相和非均相催化剂的最新进展。作者首先介绍了ORR的基本原理,以及研究ORR转化为H2O2的方法。接下来,讨论了在均相催化剂上生产H2O2的过程,重点是关注反应机理和影响活性、选择性和反应动力学的因素。随后,描述了在H2O2合成上超越非均相催化剂的最新突破。所述非均相催化剂包括基于非贵金属的纳米材料、碳材料和单原子催化剂。后者特别受关注,因为它们充当了均相催化和异相催化之间的桥梁,同时还提供了出色的性能。最后,讨论了电化学ORR对H2O2的挑战和机遇。

作者认为,电催化还原O2是获得H2O2的一条极具前景的绿色途径。为了克服该领域中当前存在的障碍,需要改进用于将O2还原为H2O2的催化剂的活性、选择性和稳定性,以及需要具有对实际规模化和工业要求的更广阔视野。基于本综述中试图捕获的H2O2电催化ORR领域的最新研究进展,预计不久的将来将实现高效、便捷和清洁的工业合成H2O2

文章以题为《Electrocatalytic Oxygen Reduction to Hydrogen Peroxide: From Homogenous to Heterogenous Electrocatalysis》发表在国际权威期刊《Adv. Energy Mater》上。


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图1.  通过不同催化机制还原O2的方案:电极上a)均相,b)非均相ORR催化。




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