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科技快讯:我院博士生刘艳明等人用多级孔碳电还原O2高效产H2O2

2015年07月17日 10:22  点击:[]

    H2O2是化工和环境领域广泛使用的氧化剂,也是一种能源载体。工业上采用蒽醌法合成H2O2,这种方法操作繁琐、能耗高、且不能原位合成。电还原O2是一种非常有吸引力的原位产H2O2方法,但缺乏高效、经济的电催化剂。本研究利用MOF碳化、氢化制备的多级孔碳比表面积大、孔隙率高、缺陷和sp3-C多的特点,实现了在低电压、较宽的pH值(1~7)范围内快速、选择性的产H2O2,其产H2O2选择性比非贵金属催化剂显著提高,产H2O2速率比已报道的电催化剂高1~2数量级,且电流效率较高。在电还原O2H2O2的过程中,缺陷位点和sp3-C可以充当O2吸附和还原反应的活性位点,缺陷能促进H2O2中间产物*HO2的累积,同时高的比表面积和三维多孔结构有利于提供更多暴露的催化位点,加速反应物扩散到催化剂表面和H2O2的排出。该研究基于非金属碳开发了一种高活性和高能效的新型产H2O2催化剂,对如何设计高效的非金属或全碳电催化剂具有理论指导作用。该工作发表于Angew. Chem. Int. Ed. (2015, 54, 6837-6841): http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201502396/abstract.

供稿:何欣

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