Chemical Engineering Journal：用于高性能电化学生产过氧化氢的钯基单原子催化剂

2023年10月14日上午9:47 • T, 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 4

电化学双电子氧还原反应(2e^– ORR)为生产过氧化氢(H₂O₂)提供了一条绿色途径。然而，设计和开发兼具高活性和选择性的催化剂仍是一个关键的挑战。

基于此，广西大学赵双良等人设计了十种钯基单原子催化剂，并用DFT解释了2e^– ORR合成H₂O₂的活性和选择性的潜在机制。由于^*OOH和^*O(或^*OH)之间的线性比例关系，可通过火山图得知^*OOH的中间体可用于反映2e^–/4e^– ORR的催化活性。

研究人员认为，缺陷石墨烯与单个Pd原子(C₄Pd)在热力学上是有利的，表现出超低的过电位(0.044 V)用于合成H₂O₂，该催化剂在弱酸性或中性电解质表现出优异的活性和选择性。而结合在缺陷石墨烯上的Pd原子团簇(C₄Pd_x, x=2, 3, 4, 5)均比C₄Pd合成H₂O₂的性能差。计算结果表明，O₂分子和^*H的侧向吸附构型构成了H₂O₂选择性的限制因素。这些发现为解释2e^– ORR的机制提供了新的见解，并为设计用于直接合成H₂O₂的有前景的催化剂奠定了基础。

Palladium-based single atom catalysts for high-performance electrochemical production of hydrogen peroxide, Chemical Engineering Journal, 2021. DOI:10.1016/j.cej.2021.131112

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Chemical Engineering Journal：用于高性能电化学生产过氧化氢的钯基单原子催化剂

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