港理工Matter：钙钛矿晶格中隔离位点起大作用，促进电合成H2O2

设计并开发有效的2e⁻转移电催化剂(O₂+ 2H₂O+2e⁻→H₂O₂+2OH⁻)为H₂O₂的生产开辟了新的途径。一般来说，H₂O₂的选择性形成取决于在ORR过程中维持O-O键的能力，从而防止OH⁻的形成，这就要求目标催化剂具有特定的几何结构。其中，在一个组装体中利用惰性原子分离出4e⁻ORR活性原子是选择性产生H₂O₂的有效策略。这是因为分离的活性位点有利于O₂的Pauling型吸附，这将实现O=O双键的部分切割和单个O-O键的保留，从而在ORR过程中产生H₂O₂而不是H₂O/OH⁻。但是，这一过程通常是复杂的，并且只产生少量的孤立中心。

近日，香港理工大学黄海涛课题组选择铌酸银(AgNbO₃)作为模型材料来研究其在H₂O₂生产中的选择性和活性，并证实了具有由角共享的BO₆八面体包围的A位阳离子和两个相邻的A位原子的长分离结构的钙钛矿可以用作平台来构建隔离的活性位点用于碱性H₂O₂的产生。与目前流行的分离活性中心策略(如纳米合金和SAC)相比，所研究的AgNbO₃催化剂不仅具有通过2e^–ORR路线生产H₂O₂良好的活性和选择性，而且具有合成简便和规模化生产的优点。

此外，原位SEM和原位TEM表征揭示了表面Ag物种演化(Ag NPs与孤立Ag位点)与ORR路线之间的相关性：与表面含有稀Ag NPs的AgNbO₃相比，表面含有致密Ag NPs的AgNbO₃具有更高的4e^–ORR活性和更低的2e^–ORR选择性；含有新鲜表面的AgNbO₃表现出更接近于纯2e^–转移路径的ORR行为。

研究人员在流动池中评估了AgNbO₃在1.0 M KOH溶液中和高电流下的H₂O₂产生性能(在250 mA的固定电流下反应72 h，每24 h为一个周期)。在前12小时，H₂O₂的浓度随着时间的延长线性增加，H₂O₂生成速率为0.085 mol L^-1 h^-1；随后的12 h，H₂O₂的生成速率下降到0.083 mol L^-1 h^-1，而H₂O₂的法拉第效率在前12 h为91.12%，最后12 h为89.78%。

值得注意的是，在长期稳定性测试后AgNbO₃的结构保持良好，表明其具有优异的结构稳定性。总的来说，该项工作证实了将钙钛矿作为一个平台来创造孤立的活性位点的可行性，为其在更多领域的潜在应用铺平了道路。。

Isolated active sites in perovskite lattice for efficient production of hydrogen peroxide. Matter, 2024. DOI: 10.1016/j.matt.2024.04.015

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港理工Matter：钙钛矿晶格中隔离位点起大作用，促进电合成H2O2

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