設(shè)計并開發(fā)有效的2e?轉(zhuǎn)移電催化劑(O2+ 2H2O+2e?→H2O2+2OH?)為H2O2的生產(chǎn)開辟了新的途徑。一般來說，H2O2的選擇性形成取決于在ORR過程中維持O-O鍵的能力，從而防止OH?的形成，這就要求目標(biāo)催化劑具有特定的幾何結(jié)構(gòu)。其中，在一個組裝體中利用惰性原子分離出4e?ORR活性原子是選擇性產(chǎn)生H2O2的有效策略。這是因?yàn)榉蛛x的活性位點(diǎn)有利于O2的Pauling型吸附，這將實(shí)現(xiàn)O=O雙鍵的部分切割和單個O-O鍵的保留，從而在ORR過程中產(chǎn)生H2O2而不是H2O/OH?。但是，這一過程通常是復(fù)雜的，并且只產(chǎn)生少量的孤立中心。
近日，香港理工大學(xué)黃海濤課題組選擇鈮酸銀(AgNbO3)作為模型材料來研究其在H2O2生產(chǎn)中的選擇性和活性，并證實(shí)了具有由角共享的BO6八面體包圍的A位陽離子和兩個相鄰的A位原子的長分離結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦可以用作平臺來構(gòu)建隔離的活性位點(diǎn)用于堿性H2O2的產(chǎn)生。與目前流行的分離活性中心策略(如納米合金和SAC)相比，所研究的AgNbO3催化劑不僅具有通過2e-ORR路線生產(chǎn)H2O2良好的活性和選擇性，而且具有合成簡便和規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。此外，原位SEM和原位TEM表征揭示了表面Ag物種演化(Ag NPs與孤立Ag位點(diǎn))與ORR路線之間的相關(guān)性：與表面含有稀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選擇性；含有新鮮表面的AgNbO3表現(xiàn)出更接近于純2e-轉(zhuǎn)移路徑的ORR行為。研究人員在流動池中評估了AgNbO3在1.0 M KOH溶液中和高電流下的H2O2產(chǎn)生性能(在250 mA的固定電流下反應(yīng)72 h，每24 h為一個周期)。在前12小時，H2O2的濃度隨著時間的延長線性增加，H2O2生成速率為0.085 mol L-1 h-1；隨后的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為91.12%，最后12 h為89.78%。值得注意的是，在長期穩(wěn)定性測試后AgNbO3的結(jié)構(gòu)保持良好，表明其具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?？偟膩碚f，該項(xiàng)工作證實(shí)了將鈣鈦礦作為一個平臺來創(chuàng)造孤立的活性位點(diǎn)的可行性，為其在更多領(lǐng)域的潛在應(yīng)用鋪平了道路。。Isolated active sites in perovskite lattice for efficient production of hydrogen peroxide. Matter, 2024. DOI: 10.1016/j.matt.2024.04.015
