电荷转移调节在g-C3N4/CeO2复合材料:电催化氧降低H2O2生产
Xueli Mei1, Xueyang Zhao2, Hongtao Xie2
1State Key Laboratory of Chemistry and Utilization of Carbon Based Energy Resources, Key Laboratory of Advanced Functional Materials, Autonomous Region, Institute of Applied Chemistry, College of Chemistry, Xinjiang University, Urumqi 830046, P. R. China.
这项研究开发了石墨相二氧化碳和二氧化 (g-C3N4/CeO2) 复合物,用于通过两电子氧降解反应 (2e-ORR) 通过高效的过氧化 (H2O2) 合成. 优化的催化剂实现了97%的法拉第效率,用于H2O2生产.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 电催化两电子氧降解反应 (2e-ORR) 对于*in situ*过氧化 (H2O2) 合成至关重要.
- 竞争的四电子反应限制了H2O2生产效率,需要先进的催化剂.
- 开发高效的催化剂对于推进H2O2合成技术至关重要.
研究的目的:
- 设计和合成新的石墨相二氧化碳和二氧化 (g-C3N4/CeO2) 复合物作为高效的2e-ORR电催化剂.
- 研究CeO2加载对H2O2合成的催化性能的影响.
- 为了阐明电催化机制是增强性能的基础.
主要方法:
- 合成具有不同CeO2含量的g-C3N4/CeO2复合物.
- 电化学表征包括循环电压测量和线性扫描电压测量.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以了解反应机制.
主要成果:
- 优化的g-C3N4/CeO2-20%复合物显示了2e-ORR的97%的高法拉代效率 (FE).
- 在0.1M KOH电解质中,在0.3V (vs RHE) 达到9.84mol gcat.-1 h-1的显著H2O2产量.
- 由于g-C3N4和CeO2.2之间的电荷转移,DFT计算显示了*OOH中间体的增强吸附/脱附.
结论:
- 这些g-C3N4/CeO2复合材料是通过2e-ORR选择性H2O2合成的高效电催化剂.
- 在g-C3N4和CeO2之间的协同效应显著增强了催化活性和选择性.
- 开发的催化剂显示出有机污染物的电-芬顿降解应用的希望.
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