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華中科技大學的盧興教授、張建教授、郭昆教授和合肥工業大學沈王強研究員創造性地刊發了富勒烯基碳納米材料在碳電催化合成過氧化氫領域的最新研究成果“APentagonal Defect-Rich Metal-Free Carbon Electrocatalyst for Boosting Acidic O2Reduction to H2O2 Production”。

無金屬碳基材料被認為是綠色合成過氧化氫(H2O2)中最有前途的雙電子氧還原反應(2e-ORR)電催化劑之一。然而，大多數報道的碳電催化劑在堿中比在酸中表現得更有效。

針對這個挑戰，該研究團隊創造性地以富勒烯(C60)為前驅體，經氨處理，設計并合成了一種富五邊形缺陷氮摻雜碳納米材料(PD/ N-C)，該材料在酸性電解質中具有出色的ORR活性，2e選擇性和穩定性，超過了基準PtHg4合金催化劑。

更令人意外的是，基于PD/ N-C催化劑的液流電池實現了接近100%的法拉第效率，H2O2產率顯著提高，是所有無金屬催化劑中改善最好的。

相關實驗結果表明，PD/ N-C具有如此優異的2e- ORR性能源于五邊形缺陷與氮摻雜劑之間的協同作用。

這項研究為設計和構建用于生產H2O2及其他用途的高效耐酸碳電催化劑提供了有效的策略。

論文鏈接：//doi.org/10.1021/jacs.3c00689