本报讯 12月14日,中国科大高敏锐课题组利用离子交换法缩减层状二硒化钴的层间距离,成功制备了一种新型强耦合二硒化钴催化剂。这种低成本材料在酸性介质中展现出优异的两电子氧还原电化学活性和稳定性能。相关成果发表在《德国应用化学》上。

过氧化氢(H2O2)在包括化学合成、纸张漂白和废水处理等领域具有重要应用。2020年,全球H2O2产量~450万吨,预计到2027年,将达600万吨。目前,超过99%的H2O2通过高能耗高污染的蒽醌工艺合成。在碳中和大背景下,通过两电子氧还原电合成H2O2因其绿色环保受到广泛重视。当前,在碱性介质中催化两电子氧还原制备H2O2多相催化剂进展较大。然而,H2O2在碱中会快速分解为水;同时CO2易溶解在碱性介质中形成碳酸盐。相比之下,在酸性介质中合成H2O2能很好克服上述问题。一些贵金属被发现可有效催化H2O2在酸性介质中生成。
为深入理解强耦合二硒化钴催化剂的电化学行为机理,研究人员进行了工况条件下的谱学测试。结果表明,相比于常规二硒化钴催化剂,强耦合催化剂在ORR过程中会产生更多的*OOH中间体,同时这一中间体更容易脱附形成H2O2。原位拉曼测试表明,在ORR过程中强耦合催化剂结构不会改变。
该工作被选为Frontipiece(卷首插画)论文(如图)。论文共同第一作者为我校博士研究生张晓隆和中科院上海高等研究院苏晓智。
(合肥微尺度物质科学国家研究中心)