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      電化學(xué)氧還原反應(yīng)(ORR)制備過氧化氫(H₂O₂)是一種有前景的替代蒽醌法的方法。H₂O₂產(chǎn)生的關(guān)鍵是開發(fā)調(diào)節(jié)氧還原反應(yīng)途徑的催化劑。本文采用NH₃退火法制備了氮摻雜Nb₂CT_x。與前驅(qū)體Nb₂AlC(67.01%)和純Nb₂CT_x(75.70%)相比，氮摻雜Nb₂CT_x表現(xiàn)出優(yōu)異的2e⁻ ORR性能;H₂O₂選擇性大于90%。氮摻雜Nb₂CT_x的法拉第效率達(dá)到80.75%，而Nb₂AlC和Nb₂CT_x的法拉第效率分別為60.35%和39.27%。觀察到50 h的理想催化穩(wěn)定性。密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，氮摻雜Nb₂CT_x的優(yōu)異活性歸功于N的引入。這種優(yōu)異的活性有利于氧的吸附，促進(jìn)OOH中間體的形成。該工作可作為調(diào)控MXene電子結(jié)構(gòu)的重要參考，以擴(kuò)大其在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域。
  
圖1 電催化劑的結(jié)構(gòu)表征。
  
圖2. 電催化劑的XRD和XPS表征。
  
圖3 催化劑上O₂還原為H₂O₂的電化學(xué)性能。
 
圖4. ORR活性的相關(guān)DFT結(jié)果。
  
圖5 自制的流式電池裝置中N-Nb₂CT_x上的電催化生產(chǎn)H₂O₂。
  
圖6 比較2e⁻ORR過程中的Nb₂CTx和N-Nb₂CT_x的作用示意圖。
  
       相關(guān)科研成果由浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院工業(yè)催化研究所 Jianguo Wang等人于2022年發(fā)表在Nano Research (https://doi.org/10.1007/s12274-022-5051-6)上。原文：Doped-nitrogen enhanced the performance of Nb₂CT_x on the electrocatalytic synthesis of H₂O<sub>2。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號</sub>