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研究概述

電化學(xué)氧還原反應(yīng)（2e^–?ORR）為過氧化氫（H₂O₂）的生產(chǎn)提供了一個有前景的方法，但開發(fā)高活性、選擇性和穩(wěn)定性的電催化劑仍然是一個挑戰(zhàn)。

基于此，2024年10月22日，蘇州大學(xué)陳子亮副教授/康振輝教授、德國柏林工業(yè)大學(xué)Prashanth W. Menezes在國際期刊Advanced Functional Materials發(fā)表題為《Phase Reconstruction-Directed Synthesis of Oxalate-Functionalized Nickel Hydroxide Electrocatalyst for High-Yield H₂O₂ Generation at Industrial Currents》的研究論文。

在此，研究人員提出了一種相重構(gòu)策略，通過在堿性介質(zhì)中草酸鎳的自解離來合成草酸吸附的氫氧化鎳電催化劑（Ni(OH)₂-C₂O₄），從而在較高的電流密度下顯著提高了H₂O₂產(chǎn)率。

值得注意的是，Ni(OH)₂-C₂O₄在0.1 M KOH中，在寬電壓范圍（0.0至0.5 V vs RHE）內(nèi)表現(xiàn)出超過93%的2e^?選擇性，超越了原始的Ni(OH)₂。

當(dāng)作為液流電池中的氣體擴散電極時，Ni(OH)₂-C₂O₄催化劑能在200 mA cm^-2的電流密度下穩(wěn)定運行50小時，法拉第效率超過90%，H₂O₂的產(chǎn)率峰值為6.2 mol g^-1_cath^-1。

全面的先進表征，包括原位拉曼光譜、瞬態(tài)光電壓譜和瞬態(tài)電位掃描譜，結(jié)合ORR后分析，揭示了Ni(OH)₂表面吸附的草酸基團通過誘導(dǎo)電荷捕獲效應(yīng)和形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)，增強了活性Ni位點與反應(yīng)物之間的界面反應(yīng)動力學(xué)，促進了穩(wěn)定且高產(chǎn)的H₂O₂生產(chǎn)。

圖文解讀

圖1：Ni(OH)₂-C₂O₄的合成與結(jié)構(gòu)表征

圖2：Ni(OH)₂-C₂O₄的電化學(xué)性能測試

圖3：Ni(OH)₂-C₂O₄在ORR中的原位光譜分析和反應(yīng)機理研究

文獻信息

Phase Reconstruction-Directed Synthesis of Oxalate-Functionalized Nickel Hydroxide Electrocatalyst for High-Yield H₂O₂ Generation at Industrial Currents,?Advanced Functional Materials,?2024. https://doi.org/10.1002/adfm.202412198.

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