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光電化學（PEC）是合成H₂O₂的一種綠色和可持續的方法，它依賴于半導體引發雙電子水氧化成過氧化氫（H₂O₂）。然而，光陽極通常具有緩慢的電荷轉移和有限數量的活性位點，這限制了H₂O₂生產的產率和法拉第效率（FE）。近日，內蒙古大學王蕾、高瑞廷開發了用于PEC H₂O₂生產的Ti摻雜Fe₂O₃光陽極，其具有ZnO鈍化層（ZnO/Ti-Fe₂O₃）的改性。

本文要點：

1) 優化的光陽極顯示出對雙電子水氧化的高FE和選擇性，在1.23 V下實現了接近0.56 μmol min^-1 cm^?2的產率，在1.0至1.6 V的電位范圍內平均FE超過80%。

2) 作者設計了一種無輔助PEC系統，在ZnO/Ti-Fe₂O₃光陽極產生H₂O₂，同時在Fe（Co）-NC陰極進行氧還原反應（ORR）。集成系統使PEC H₂O₂的平均生產率達到0.275μmol min^?1 cm^?2，而無需施加任何額外的偏壓。此外，無輔助PEC電池可獲得100小時的長期穩定性。

參考文獻：

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