Yulin Wang, Geoffrey I. N. Waterhouse, Lu Shang*, Tierui Zhang*.

Electrocatalytic Oxygen Reduction to Hydrogen Peroxide: From Homogenous to Heterogenous Electrocatalysis. 

Adv. Energy Mater. 2020, 2003323.

DOI: 10.1002/aenm.202003323

【研究背景】

过氧化氢（H2O2）是一种环境友好型氧化剂，在整个化学工业中的卫生和环境修复中得到广泛使用。当前，H2O2是通过蒽醌工艺制造的，其具有许多缺点，包括分布不均、高能耗、大量的有机副产物废料以及需要将所获得的H2O2运输到使用节点。因此，作为一种替代技术，电化学合成H2O2成本有效、小规模和分布式的技术特点，现在引起了很多兴趣。

【成果简介】

这篇综述中，中国科学院理化技术研究所张铁锐/Lu Shang团队总结了用于将O2还原（ORR）为H2O2的电催化均相和非均相催化剂的最新进展。作者首先介绍了ORR的基本原理，以及研究ORR转化为H2O2的方法。接下来，讨论了在均相催化剂上生产H2O2的过程，重点是关注反应机理和影响活性、选择性和反应动力学的因素。随后，描述了在H2O2合成上超越非均相催化剂的最新突破。所述非均相催化剂包括基于非贵金属的纳米材料、碳材料和单原子催化剂。后者特别受关注，因为它们充当了均相催化和异相催化之间的桥梁，同时还提供了出色的性能。最后，讨论了电化学ORR对H2O2的挑战和机遇。

作者认为，电催化还原O2是获得H2O2的一条极具前景的绿色途径。为了克服该领域中当前存在的障碍，需要改进用于将O2还原为H2O2的催化剂的活性、选择性和稳定性，以及需要具有对实际规模化和工业要求的更广阔视野。基于本综述中试图捕获的H2O2电催化ORR领域的最新研究进展，预计不久的将来将实现高效、便捷和清洁的工业合成H2O2。

文章以题为《Electrocatalytic Oxygen Reduction to Hydrogen Peroxide: From Homogenous to Heterogenous Electrocatalysis》发表在国际权威期刊《Adv. Energy Mater》上。

图1.  通过不同催化机制还原O2的方案：电极上a）均相，b）非均相ORR催化。