无金属碳基材料被认为是绿色合成过氧化氢(H₂O₂)最有前景的双电子氧还原反应(2e^-或R)电催化剂之一。然而，大多数报道的碳电催化剂在碱性条件下比在酸性条件下表现得更有效。

近日，华中科技大学Wangqiang Shen，Kun Guo，Jian Zhang，Xing Lu创造性地利用富勒烯(C₆₀)作为氨水处理的前驱体，设计合成了富氮五方缺陷掺杂碳纳米材料(Pd/N−C)。

文章要点

1）Pd/N−C在酸性电解液中具有优异的ORR活性、2e⁻选择性和稳定性，超过了基准的PtHg₄合金催化剂。

2）令人印象深刻的是，基于Pd/N−C催化剂的流动电池获得了近100%的法拉第效率和显著的H₂O₂产率，是所有无金属催化剂中改进最好的。

3）实验和理论结果表明，Pd/N−C具有如此优异的2e^-或R性能源于五方缺陷和氮掺杂之间的协同作用。

这项工作为设计和构建用于生产过氧化氢和其他产品的高效耐酸碳电催化剂提供了一种有效的策略。

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Chang Zhang, et al, A Pentagonal Defect-Rich Metal-Free Carbon Electrocatalysts for Boosting Acidic O2 Reduction to H2O2 Production, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c00689

https://doi.org/10.1021/jacs.3c00689