单原子钌分散的TiO_(2)促进高效水氧化产过氧化氢

作     者：王兆磊 徐文海 谭国英 段欣璇 袁碧晨 Marshet Getaye Sendeku 刘海 李天水 王枫梅 邝允 孙晓明 Zhaolei Wang;Wenhai Xu;Guoying Tan;Xinxuan Duan;Bichen Yuan;Marshet Getaye Sendeku;Hai Liu;Tianshui Li;Fengmei Wang;Yun Kuang;Xiaoming Sun

作者机构：State Key Laboratory of Chemical Resource EngineeringCollege of ChemistryBeijing University of Chemical TechnologyBeijing 100029China Ocean Hydrogen Energy R&D CenterResearch Institute of Tsinghua UniversityShenzhen 518057China 

出 版 物：《Science Bulletin》 (科学通报（英文版）)

年 卷 期：2023年第68卷第6期

页      面：613-621,M0004页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China (21935001, 22075013, and 22179029) the National Key R&D Program of China (2021YFA1502200 and 2022YFA1504003) Beijing Natural Science Foundation (Z210016) Fundamental Research Funds for the Central Universities。 

主　　题：Hydrogen peroxide synthesis Single atom Water oxidation Electrocatalysis 

摘      要：电催化两电子水氧化为分布式合成H_(2)O_(2)提供了一个有效的途径.但是由于缺乏合适的阳极电催化剂,通过两电子水氧化合成H_(2)O_(2)难以兼得高选择性和高产率.本文将钌单原子可控地引入到TiO_(2)中,用于促进高效水氧化产H_(2)O_(2).研究发现,钌单原子的引入优化了材料对含氧中间体的吸附,在获得高电流密度的同时促进了H_(2)O_(2)产生.具体来说,通过对钌掺杂浓度的调控,所合成催化剂在120 mA cm^(-2)的电流密度下实现了62.8%的法拉第效率,并且H_(2)O_(2)产率高达24.2μmol min-1cm^(-2)(10 min内H_(2)O_(2)积累超过400 ppm).本文不仅证明了在高电流密度下高效率产H_(2)O_(2)的可能性,同时也验证了在电催化水氧化过程中调节中间体吸附的重要性.