新型钨单原子催化剂实现高效电合成过氧化氢

近期，莫纳什大学张菲菲研究者在Advanced Functional Materials 期刊上发表了一篇关于制备新型钨单原子催化剂（W1/NO-C）的论文。据悉，该催化剂有望在碱性条件下以电化学氧还原的方式生产过氧化氢（H2O2），从而助力无机化合物的大规模环保型生产，也为设计和开发两电子氧还原的高性能电催化剂提供了新思路。

钨单原子是一种典型的5d过渡金属单原子催化剂，此前关于它的研究主要集中在析氢反应、氮还原反应、四电子氧还原反应和 Li-S 电池等电催化的应用，很少看到它用于电催化合成H2O2的报道。因此，下文将重点介绍的是张菲菲在W1/NO-C电合成过氧化氢方面的研究。

张菲菲采用简单的配位聚合物-热解方法，制备了一种锚定在多孔氧、氮掺杂的碳纳米片上的新型钨单原子催化剂，借此实现了氧还原高效电合成过氧化氢。

研究表明，这种催化剂具有独特的两个氧原子和一个氮原子配位的局域结构，在0.1M KOH溶液中具有高起始电位，在宽电位范围内具有较高的过氧化氢选择性，幷且具有良好的稳定性。另外，在W1N1O2-C中，与氧相邻的碳原子具有与HOO*中间体相结合的最佳结合能，是两电子氧还原为过氧化氢的主要活性位点。

总的来说，新型钨单原子催化剂具有较高的原子利用效率、优异的电催化活性和选择性，且与贵金属单原子催化剂相比，价格也相对低廉。但是，该催化剂的合成目前还停留在实验室阶段, 如何实现大规模工业生产幷且在放大的器件中高效合成过氧化氢，是后续需要思考和研究的问题。

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