材料学院校友在高效电合成过氧化氢方面取得新进展

       电催化双电子氧还原反应 (2e ORR) 对电合成过氧化氢 (H2O2) 具有重要意义。催化剂的局部几何结构对含氧中间体的吸附构型有决定性的作用，进而影响H2O2的选择性。通常较短的活性位点间距会诱导侧向吸附 (side-on)，这会导致O-O键的断裂，从而不利于H2O2的形成；而较远的活性位点间距会诱导端吸附 (end-on)，避免了因O-O键的断裂而生成H2O，从而提高H2O2的选择性。目前已有许多先进的合成策略被提出用于调节活性位点间的间距例如金属合金、化学官能团化、单原子等。尽管这些合成策略已取得了长足的进步，但现有催化剂的活性与稳定性仍需进一步提升以满足实际应用的需求。
       基于此，材料学院2007级校友周正，对阳离子空位工程在催化剂的合成策略方面进行了探讨。通过在活性金属基体中引入阳离子空位的方式调节了活性位点间的距离，从而优化催化剂的局部几何/电子构型，由此诱导了有利于2e ORR 的含氧中间体 (*OOH) 的吸附构型。所制备的富含镍空位的Ni2-xP-VNi催化剂表现出极高的2e ORR活性：极限扩散电流密度达到~2.96 mA cm-2，H2O2摩尔分数大于95%，法拉第效率大于90%，并展现出长达50h的良好稳定性。此外，文章采用原位表征 (operando XAS & SR-FTIR) 与理论计算相结合的方式，深入探讨了*OOH中间体与活性位点之间的相互作用过程。