光电化学（PEC）是合成H₂O₂的一种绿色和可持续的方法，它依赖于半导体引发双电子水氧化成过氧化氢（H₂O₂）。然而，光阳极通常具有缓慢的电荷转移和有限数量的活性位点，这限制了H₂O₂生产的产率和法拉第效率（FE）。近日，内蒙古大学王蕾、高瑞廷开发了用于PEC H₂O₂生产的Ti掺杂Fe₂O₃光阳极，其具有ZnO钝化层（ZnO/Ti-Fe₂O₃）的改性。

本文要点：

1) 优化的光阳极显示出对双电子水氧化的高FE和选择性，在1.23 V下实现了接近0.56 µmol min^-1 cm⁻²的产率，在1.0至1.6 V的电位范围内平均FE超过80%。

2) 作者设计了一种无辅助PEC系统，在ZnO/Ti-Fe₂O₃光阳极产生H₂O₂，同时在Fe（Co）-NC阴极进行氧还原反应（ORR）。集成系统使PEC H₂O₂的平均生产率达到0.275µmol min⁻¹ cm⁻²，而无需施加任何额外的偏压。此外，无辅助PEC电池可获得100小时的长期稳定性。

参考文献：

Haojie Chen et.al Bias-Free Photoelectrochemical Water Oxidation Coupled with Electrochemical Oxygen Reduction Reaction via Fe-Based Electrodes with Long-Term Operation Adv. Functional Mater. 2024

DOI: 10.1002/adfm.202418670

https://doi.org/10.1002/adfm.202418670