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学术
2024-10-15 18:07
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研究概述
水电解氧化生成过氧化氢(H
2
O
2
)是工业上生产H
2
O
2
的一种重要方法。
然而,其机理仍有争议,吸附在电极表面的羟基(HO
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)被认为是一种重要的中间体。
基于此,2024年10月14日,
南京工业大学陈宇辉教授、南京大学闫世成教授
在国际顶级期刊
Nature Communications
发表题为《Carbonate-carbonate coupling on platinum surface promotes electrochemical water oxidation to hydrogen peroxide》的研究论文。
在这里,研究人员使用原位拉曼光谱和微分电化学质谱研究了
水
在Pt电极上氧化生成H
2
O
2
的机理,发现过氧化氢键主要来源于通过两个CO
3
2-
偶联得到的C
2
O
6
2-
中间体。
通过对产物中的
18
O同位素进行定量分析,研究人员发现93%的H
2
O
2
是通过CO
3
2-
偶联途径形成的,7%的H
2
O
2
来自OH
(ads)
-CO
3
•−
途径。
OH
(ads)
-OH
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偶联途径的贡献可以忽略不计。
作者对各种电极的比较表明,CO
3(ads)
在电极表面的强吸附作用至关重要。
结合在氧还原过程中产生H
2
O
2
的商业正极催化剂,研究人员组装了
一个
正极和负极同时产生H
2
O
2
的液流电池。
在1 A cm
−2
的电流密度下,电池电压为2.3 V时,H
2
O
2
的法拉第效率达到了150%。
图文解读
图1:
电化学水氧化过程中的电化学性能和原位拉曼光谱
图2:
水氧化过程中同位素标记O
2
和H
2
O
2
产物的定量分析
图3:
可能的机理
文献信息
Zhu, H., Lv, X., Wu, Y. et al. Carbonate-carbonate coupling on platinum surface promotes electrochemical water oxidation to hydrogen peroxide.
Nat. Commun.
15, 8846 (
2024
). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53134-3.
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