电化学氧还原反应(ORR)制备过氧化氢(H
2O
2)是一种有前景的替代蒽醌法的方法。H
2O
2产生的关键是开发调节氧还原反应途径的催化剂。本文采用NH
3退火法制备了氮掺杂Nb
2CT
x。与前驱体Nb
2AlC(67.01%)和纯Nb
2CT
x(75.70%)相比,氮掺杂Nb
2CT
x表现出优异的2e
− ORR性能;H
2O
2选择性大于90%。氮掺杂Nb
2CT
x的法拉第效率达到80.75%,而Nb
2AlC和Nb
2CT
x的法拉第效率分别为60.35%和39.27%。观察到50 h的理想催化稳定性。密度泛函理论(DFT)计算表明,氮掺杂Nb
2CT
x的优异活性归功于N的引入。这种优异的活性有利于氧的吸附,促进OOH中间体的形成。该工作可作为调控MXene电子结构的重要参考,以扩大其在电化学领域的应用领域。
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图1 电催化剂的结构表征。
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图2. 电催化剂的XRD和XPS表征。
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图3 催化剂上O
2还原为H
2O
2的电化学性能。
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图4. ORR活性的相关DFT结果。
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图5 自制的流式电池装置中N-Nb
2CT
x上的电催化生产H
2O
2。
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图6 比较2e
−ORR过程中的Nb
2CTx和N-Nb
2CT
x的作用示意图。
相关科研成果由浙江工业大学化学工程学院工业催化研究所 Jianguo Wang等人于2022年发表在Nano Research (https://doi.org/10.1007/s12274-022-5051-6)上。原文:Doped-nitrogen enhanced the performance of Nb
2CT
x on the electrocatalytic synthesis of H
2O
2。
转自《石墨烯研究》公众号