过氧化氢(H2O2)是一种高价值的绿色化学氧化剂,广泛用于工业漂白、化学合成和消毒。在工业上,一般采用高耗能的蒽醌工艺生产H2O2,然后并分配到使用地点。近年来,人们对通过现场电化学生产H2O2的兴趣与日俱增,以减轻其运输成本和安全问题,并充分利用可再生电力。近十年来,采用双电子水氧化反应(2e-WOR)生产H2O2受到越来越多的关注。
有鉴于此,美国斯坦福大学Xiaolin Zheng,加拿大卡尔加里大学Samira Siahrostami综述了2e-WOR的基本原理、催化剂开发、H2O2检测等方面的研究进展。
文章要点
1)作者首先总结了2e-WOR电催化剂合理设计的理论研究,包括不同的可能机理,构建自由能图的计算细节,以及了解不同催化剂材料之间的活性趋势。此外,阐明了如何利用计算材料设计来评估催化剂的稳定性。最后总结了溶剂化和密度泛函理论(DFT)泛函选择对反应中间体能级的影响。总之,这些理论框架为选择优异的2e-WOR催化剂进行实验提供了重要的见解和指导。
2)在2e-WOR电催化剂表征实验方法中,作者总结了2e-WOR电催化剂表征的实验方法,详细介绍了H2O2的定量方法,最后对电催化剂性能指标的标准化提出了自己的见解。在具有基准度量标准的2e-WOR催化剂的实验结果中,作者总结了先前研究过的电催化剂的最新性能基准。
Shi et al., Electrochemical Synthesis of H2O2by Two-Electron Water Oxidation Reaction, Chem (2020)
DOI:10.1016/j.chempr.2020.09.013
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.09.013