氮掺杂碳包埋钴纳米粒子电催化合成过氧化氢（英文）

作者：Basil Sabri Rawah; 李文震^*

来源：Chinese Journal of Catalysis, 2021, 42(12): 2296-2305.

• 过氧化氢
• 双电子氧还原
• 碳催化剂
• 电催化

电催化还原氧是一种新兴的可持续生产过氧化氢(H2O2)的合成技术,寻找低成本、高活性和高选择性的电催化剂是该技术实际应用的关键.钴氮掺杂的碳材料因含有钴氮(Co-Nx)催化活性位,成为一类新兴的可促进H2O2电化学合成的材料.本文采用低能耗干式球磨外加控制热解的方法来制备包含许多Co-Nx结构的钴氮掺杂碳材料.该方法使用材料廉价,即将醋酸钴、2-甲基咪唑和Ketjenblack EC-600JD高纯度且导电的碳黑分别作为金属、氮和碳的前体.在酸性介质中的电化学测试结果表明,该材料的氧还原反应电流密度明显增加,同时起始电位向正方向移动.该催化剂在较大电位范围内对H2O2的选择性约为90%.H2O2整体电解实验表明,H2O2产率达到100 mmol g-1cat h-1,H2O2法拉第效率达到85%(0.3 V vs.RHE条件下2 h).耐久性测试(在0.3 V vs.RHE条件下6 h)表明,催化剂表现出相对稳定的性能,且在整个测试循环中,法拉第效率达到约85%,表明催化剂在实际应用中具有良好的耐久性.催化剂表现出较高的电催化合成H2O2活性和选择性可能是由于形成了Co-Nx活性位,以及酸性环境和应用电位等其它因素的影响.

• 单位
  化学与材料工程学院