电合成过氧化氢电催化剂的设计及进展

来源：南京信息工程大学学报·自然科学版杂志2023年第6期北京时间：

作者：谢东升，宋洋，丁莹，王耀彬，沈钰凡，赵云霞

单位：谢东升,中石化南京工程有限公司, 南京, 210094,宋洋,南京晓庄学院 环境科学学院, 南京, 211171,丁莹,南京晓庄学院 环境科学学院, 南京, 211171,王耀彬,南京信息工程大学 环境科学与工程学院/UNIST-NUIST中韩能源与环境联合实验室, 南京, 210044,沈钰凡,南京信息工程大学 环境科学与工程学院/UNIST-NUIST中韩能源与环境联合实验室, 南京, 210044,赵云霞,南京信息工程大学 环境科学与工程学院/UNIST-NUIST中韩能源与环境联合实验室, 南京, 210044

摘要：过氧化氢（H2O2）是一种环境友好的高效氧化剂，被广泛应用于医疗、半导体芯片等行业.利用氧还原法（ORR）电化学合成过氧化氢替代传统蒽醌法极具潜力.为了实现这一工艺的商业化，开发具有高活性、高选择性和长期稳定性的2e-ORR电催化剂迫在眉睫.本文系统地介绍了目前已有金属与非金属类催化剂的研究历程，特别强调表面基团调控策略，并解析了其对还原过程中间体键位结合强度及电子转移路径的影响.重点阐述电子和几何效应、配位杂原子掺杂和非金属基材料活性位点等关键问题，突出了适当的介观结构工程和动力学策略可进一步优化现有催化剂的催化活性和H2O2选择性.最后，指出了非金属催化剂活性中心的探索、电解质环境对催化剂的影响及较大输出功率工业设备的设计等方面的挑战，并对电催化合成过氧化氢领域的发展方向提出了展望.

关键词：电合成;过氧化氢;两电子氧还原反应;催化机制;活性位点

基金资助：江苏省高校自然科学研究基金面上项目（20KJD480001）