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碳基电催化材料选择性合成过氧化氢研究进展 被引量:3

Carbon based electrocatalysts for selective hydrogen peroxide conversion
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摘要 过氧化氢(H_(2)O_(2))作为一种环境友好型绿色氧化剂,在健康护理、污水处理和化学合成等领域均有广泛应用。近年来,其作为零碳型储氢材料在长期储能领域的应用前景也广受关注。当前H_(2)O_(2)的工业化生产主要依赖蒽醌工艺,步骤复杂、废水废气排放量大,且生产和运输过程存在安全隐患。电催化合成H_(2)O_(2)是近年来兴起的研究热点,通过利用清洁能源为动力源,以水和氧气为原料实现按需现场合成H_(2)O_(2)。兼具高活性、高选择性和稳定性的催化剂是实现高效选择性合成H_(2)O_(2)的关键。本文综述了碳基电催化材料在电催化合成H_(2)O_(2)领域的最新研究进展,包括催化位点调控,反应界面设计和催化剂结构优化等。通过合理设计催化剂组分和活性位点微环境调控,有望制备具有高稳定性的高效催化剂,缩小实验结果与理论预期的差距。希望本文可促进相关研究的进一步发展并最终实现按需合成H_(2)O_(2)的市场化应用。 Hydrogen peroxide(H_(2)O_(2)) is a versatile chemical and a promising carbon-free energy carrier. The selective synthesis of H_(2)O_(2)from water and oxygen is considered to be a secure and energy-efficient production method, yet the design of ideal electrocatalysts with the desired activity, selectivity and stability remains challenging. Recent progress in the development of highly selective and active carbon-based catalysts is summarized, including the design principles for active catalysts, tailoring active sites on the catalyst surface, and catalyst structure engineering. Fundamental principles of oxygen reduction reaction mechanisms are presented. Novel strategies, including heteroatom doping, surface/interface engineering, and supported single metal atoms, are highlighted. We believe that by appropriately changing the components and engineering the microenvironment of the active sites, the rational design of efficient catalysts with long-term stability can be achieved, bridging the gap between theoretical prediction and experimental observation. Finally, prospects for future research are provided.
作者 闫啸 石文武 王新中 YAN Xiao;SHI Wen-wu;WANG Xin-zhong(Shenzhen Institute of Information Technology,Shenzhen 518172,China)
出处 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期223-236,共14页 New Carbon Materials
基金 深圳信息职业技术学院博士启动项目(SZIIT2021KJ020,SZIIT2020KJ006) 广东省第三代半导体工程中心(2020GCZX007) 龙岗区第三代半导体重点实验室(PT2020D003)。
关键词 电催化剂 氧还原 过氧化氢 电催化合成 Electrocatalyst Oxygen reduction Hydrogen peroxide Electrochemical synthesis
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参考文献3

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