電化學(xué)雙電子氧還原反應(yīng)（2e–?ORR）生成過氧化氫（H2O2）是一種很有前途的替代高能蒽醌工藝的方法，然而，在設(shè)計符合應(yīng)用標準的2e–?ORR催化劑方面仍然存在挑戰(zhàn)。
基于此，蘇州大學(xué)康振輝教授，邵名望教授，邵琪副研究員，楊昊，廖凡（共同通訊作者）等人報道了一種采用微波輔助機械化學(xué)-熱方法合成了邊緣結(jié)構(gòu)裸露的六方相SnO2?(h-SnO2)納米帶。在0.1M Na2SO4電解液中，h-SnO2催化劑對H2O2的選擇性高達99.99%。此外，當用作流動池裝置的催化劑時，其產(chǎn)率高達3885.26 mmol g-1?h-1。
本文使用密度泛函理論（DFT）進一步模擬了2e–?ORR的反應(yīng)路徑，探討了活性和選擇性的來源。2e–?ORR的兩個反應(yīng)步驟是O2*→OH*→HOOH*。
首先，O2(g)被吸附在催化劑表面形成O2*，隨后通過氧質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移（PCET）還原為OOH*，然后OOH*被進一步還原以產(chǎn)生H2O2。
本文計算了在標準條件下（U=0 V）生成H2O2的反應(yīng)能，h-SnO2?(1-210)、Rutile-SnO2?(110)和純Sn (100)的?GOOH*分別為-1.8、-2.1和-3.1 eV。
此外，生成HOOH*的自由能差存在顯著差異，從h-SnO2?(1-210)上的-0.2 eV增加到Sn (100)上的+0.1 eV和Rutile-SnO2?(110)上的+0.4 eV。上述結(jié)果表明，h-SnO2?(1-210)催化劑對2e–?ORR具有更高的活性和選擇性。
Metastable Hexagonal Phase SnO2?Nanoribbons with Active Edge Sites for Efficient Hydrogen Peroxide Electrosynthesis in Neutral Media.?Angew. Chem. Int. Ed.,?2023, DOI: 10.1002/anie.202218924.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202218924.
