祝贺我组朱潇锋、王骏教授在国际TOP期刊 《SMALL》发表关于电化学合成双氧水的研究论文

目前，95% 以上的过氧化氢（H₂O₂）都是通过传统的蒽醌工艺生产的，但这种方法耗能巨大，而且对于运输和储存都存在安全隐患。因此，学术界和工业界的研究人员都在努力用绿色、可持续的电化学二电子氧还原反应（2e-ORR）取代蒽醌法。目前，作为最有前途的 2e-ORR 催化剂，传统碳材料在 O₂ 转化为 H₂O₂ 的过程中存在选择性低的问题。为了解决碳材料制备困难以及低2e-ORR选择性的问题，本课题组朱潇锋教授和王骏教授，首次提出并论证了一种构建非共价偶极-偶极电催化体系的新策略，从而实现工业级的 H₂O₂ 电合成。该研究成果发表在纳米领域顶刊《Small》上，硕士研究生苏家欣为第一作者，朱潇锋教授和王骏教授为通讯作者。

在这项研究中，研究者过无煅烧聚合和酸性蚀刻方法成功制备了多巴胺功能化缺陷碳催化剂。与之前报道的掺杂/功能化碳催化剂不同，实验结果表明，多巴胺的强偶极矩可以通过非共价诱导（而非电子转移）与缺陷碳的偶极矩相互作用，从而诱导碳基活性位点的电子不对称性。得益于这种改性，该催化剂在 0.4-0.7 V_RHE 的宽电位窗口内，以大于 95% 的法拉第效率，实现了 1.8 mol g_cat^-1 h-¹ 的工业级 H₂O₂ 产率。此外，利用实验室自制的流动池装置，组装好的电极可在连续 250 小时内有效产生 306 g_H2O2 kWh^-1，成本远低于商业 H₂O₂ 产品。此外，采用流动池与简易漂白装置相连原位生产H₂O₂，可在 30 分钟内将棕色纸浆漂白成白色。实验结合原位表征证明，ORR 活性和选择性的提高是由于 聚多巴胺与缺陷碳位点之间的非共价偶极-偶极相互作用导致的电子结构调整所致。该成果为同行研究人员开发碳基 2e-ORR 催化剂提供了一条有效途径。目前，课题组正提升材料的综合性能，并积极拓展其工业应用。课题组长期致力于光-电能源催化、转化与存储等方面的研究。

Title：Dipole–Dipole Tuned Electronic Reconfiguration of Defective Carbon Sites for Efficient Oxygen Reduction into H₂O₂

论文链接 ：https://doi.org/10.1002/smll.202310317