目前，過氧化氫(H2O2)的制造涉及能源密集型蒽醌技術，需要昂貴的溶劑萃取和多步驟過程，消耗大量能源。
在這項工作中，臺灣科技大學Meng-Che Tsai，Wei-Nien Su，Bing Joe Hwang通過原位合成方法，涉及富含雜原子的配體和活性炭，在溫和的反應條件下合成了Pd?N4-CO、Pd?S4?NCO和Pd?N2O2?C單原子催化劑。
文章要點
1）研究人員揭示了鈀原子與富含雜原子的配體強烈相互作用，為氧（O2）電化學還原為過氧化氫提供了明確且均勻的活性位點。有趣的是，Pd?N4?CO電催化劑在基礎電解質中通過雙電子轉移過程將O2電催化還原為H2O2方面表現出優異的性能，在廣泛的應用范圍內表現出可忽略不計的起始過電勢和>95%的選擇性潛力。
2）基于對2e? ORR的活性和選擇性的電催化劑遵循Pd?N4?CO>Pd?N2O2?C>Pd?S4?NCO的順序，與拉推機制一致，即Pd中心與高電負性供體原子（N和O原子）并與中間體*OOH弱配位，以實現H2O2的優異選擇性和可持續生產。根據密度泛函理論，Pd?N4是選擇性生成H2O2的活性位點。
這項工作為設計高性能H2O2電合成催化劑以及通過電化學過程合理整合多個活性位點以實現綠色和可持續化學合成提供了一種新興技術。
參考文獻
Endalkachew Asefa Moges, et al, Heteroatom-Coordinated Palladium Molecular Catalysts for Sustainable Electrochemical Production of Hydrogen Peroxide, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c09644
https://doi.org/10.1021/jacs.3c09644
