通过Co-S和Thiophene S的合作,改善了S-doped Co-N-C上的H2O2电合成
Bingxin Dou1, Guanlong Wang1, Xiaoli Dong1
1School of Light Industry and Chemical Engineering, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China.
硫化--碳 (Co-N-C@S) 催化剂通过提高选择性和活性,显著增强过氧化 (H2O2) 电合成. 与传统催化剂相比,这种进步为H2O2生产提供了更有效的途径.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- --碳 (Co-N-C) 催化剂对过氧化 (H2O2) 通过2电子氧降解反应 (ORR) 的电合成具有前景.
- 传统的Co-N-C催化剂,特别是具有Co-N4配置的催化剂,通常在H2O2生产方面具有较低的选择性.
研究的目的:
- 设计和合成硫化Co-N-C (Co-N-C@S) 催化剂,以增强H2O2电合成.
- 调查S兴奋剂水平/物种与H2O2产量之间的关系.
- 了解S兴奋剂催化剂增强性能背后的机制.
主要方法:
- 合成S-doped Co-N-C催化剂,使用不同的S-doping.
- 电化学评估H2O2生产速度,选择性和法拉第效率.
- 在电子-芬顿系统中的应用,用于污染物降解 (Rhodamine B去除).
- 密度函数理论 (DFT) 计算以阐明催化机制.
主要成果:
- S兴奋剂显著提高了H2O2生产的Co-N-C催化剂的活性和选择性.
- 最佳的Co-N-C@S(12) 催化剂实现了395 mmol gcat-1h-1的生产率,76.06%的选择性,以及91.66%的法拉第效率在0.2 V.
- 与未使用的Co-N-C催化剂相比,Co-N-C@S(12) 在罗达B去除方面表现优越.
- DFT分析显示,Co-S和硫S协同增强了Co中心的电子密度,并通过减少*OOH中间脱落能量来促进H2O2的形成.
结论:
- 硫是提高Co-N-C催化剂对选择性H2O2电合成的性能的一个有效策略.
- Co-S 和 thiophene S 物种的协同作用对于改善催化活性和选择性至关重要.
- Co-N-C@S催化剂在先进的氧化过程和电化学H2O2生产中具有很大的应用潜力.
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