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電催化氧還原（ORR）反應為替代傳統(tǒng)蒽醌（anthraquinone）過程合成H₂O₂提供一種具有前景且符合可持續(xù)發(fā)展要求的路線。但是，如何得到能夠規(guī)模化的電催化劑和價格便宜的反應器制備高純度H₂O₂仍然是個挑戰(zhàn)。

有鑒于此，中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所溫珍海研究員、黃鈞衡等報道一種簡單但是有效的機械混合方法，以氧化的碳納米管和層狀LDH制備復合電催化劑。

本文要點：

（1）

這種簡單易得且價格便宜的催化劑具有接近完美的法拉第效率（~100 %），構(gòu)筑固體電解池達到10 mA cm^-2和400 mA cm^-2電流密度所需過電勢分別僅為73 mV和588 mV。

（2）

通過理論計算和原位分析，表明LDH作為助催化劑精確調(diào)控催化劑/固體電解液的界面局部pH的重要作用，改善反應活性和選擇性。此外，使用陽離子交換樹脂（CER）作為質(zhì)子導體和改善傳質(zhì)的微通道，設計一種價格便宜的固體反應器，合成H₂O₂的能力達到5.29 mmol cm^-2 h^-1，能夠連續(xù)的生成濃度為11.8 %的H₂O₂。

規(guī)模化驗證面積為2×100 cm²的中間試驗規(guī)模的反應堆（pilot reactor），在15 A的電流密度，H₂O₂的產(chǎn)率得到令人印象深刻的127.0 mmol h^-1，這是可持續(xù)制備H₂O₂的顯著進展。

參考文獻

Shengjian Lin, Jun Wang, Junxiang Chen, Peng Lin, Huibing Wang, Junheng Huang, Zhenhai Wen, Electrochemical Pilot H₂O₂ Production via Solid-State Electrolyte Reactor: Insights from a 2-electrons ORR Hybrid Catalyst, Angew. Chem. Int. Ed. 2025

DOI: 10.1002/anie.202502144

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202502144