Highly Selective Oxygen Electroreduction to Hydrogen Peroxide on Sulfur‐Doped Mesoporous Carbon

电催化剂 催化作用 碳纤维 材料科学 介孔材料 纳米技术 可逆氢电极 过氧化氢 化学 化学工程 电化学 电极 有机化学 物理化学 工作电极 复合数 工程类 复合材料
作者
Juan Du,Yicheng Liu,Ming Sun,Jing Guan,Aibing Chen,Buxing Han
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (24): e202503385-e202503385 被引量:35
标识
DOI:10.1002/anie.202503385
摘要

Abstract As a paradigm‐shifting material platform in energy catalysis, precisely engineered ordered mesoporous carbon spheres emerge as supreme metal‐free electrocatalysts, outperforming conventional carbon‐based counterparts through synergistic structural and electronic innovations. Herein, we architecturally design vertically aligned cylindrical mesoporous carbon spheres with atomic‐level sulfur doping (S‐mC) that establish unprecedented performance benchmarks in the two‐electron oxygen reduction reaction (2e − ‐ORR) to hydrogen peroxide. Systematic comparative studies reveal that the S‐mC catalysts achieve exceptional H 2 O 2 selectivity (>99%) and activity at current density of −3.5 mA cm −2 , surpassing state‐of‐the‐art metal‐free catalysts in current density. Impressively, the optimized S‐mC electrocatalyst in a flow cell device achieves an exceptional H 2 O 2 yield of 25 mol g catalyst −1 h −1 . The carbon matrix's unique sp 2 /sp 3 hybrid network coupled with S‐induced charge redistribution generates electron‐deficient hotspots that selectively stabilize *OOH intermediates, as evidenced by in situ spectroscopic characterization and DFT calculations. This structural–electronic synergy endows the carbon framework with metal‐like catalytic efficiency while maintaining inherent advantages of chemical robustness and cost‐effectiveness. The marriage of S‐doping engineering with mesoscopic pore architecture control opens a new way for developing efficient carbon‐based electrocatalysts for oxygen selective reduction to H 2 O 2 .
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
桑晒包发布了新的文献求助10
1秒前
dahe完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
maodonky完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
研友_VZG7GZ应助清秀书兰采纳,获得10
5秒前
希望天下0贩的0应助牛牛采纳,获得10
5秒前
快乐一江完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
超级发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
Fannia完成签到,获得积分10
9秒前
科研狗应助Zeger116采纳,获得30
9秒前
10秒前
10秒前
Cica完成签到 ,获得积分10
10秒前
高贵路灯完成签到,获得积分10
10秒前
泪西瓜发布了新的文献求助10
11秒前
鱼鱼鱼发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
lin发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
13秒前
南桑完成签到 ,获得积分10
14秒前
Waldinsamkeit发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
ami完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
核桃发布了新的文献求助10
15秒前
17秒前
旺旺仙貝发布了新的文献求助10
17秒前
zpeng发布了新的文献求助10
18秒前
骆十八完成签到,获得积分10
18秒前
zhou完成签到,获得积分10
18秒前
Polly完成签到,获得积分10
19秒前
科研通AI6.4应助鱼鱼鱼采纳,获得10
19秒前
小徐发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 500
Auslegungsgeschichte 500
Transdermal drug delivery systems market size report 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7642116
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9215191
关于积分的说明 19767902
捐赠科研通 7207492
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3276322
关于科研通互助平台的介绍 2438071
邀请新用户注册赠送积分活动 2274067