Employing a Zn‐air/Photo‐Electrochemical Cell for In Situ Generation of H2O2 for Onsite Control of Pollutants

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作者
Asutosh Behera,Aninda J. Bhattacharyya
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:9 (4): e2401539-e2401539
标识
DOI:10.1002/smtd.202401539
摘要

Industrial production of hydrogen peroxide (H2O2) is energy-intensive and generates unwanted byproducts. Herein, an alternative production strategies of H2O2 are demonstrated in a Zn-air and a photoelectrochemical cell. Employing an optimally produced reduced graphene oxide (rGO) electrocatalyst@air-cathode, an impressive power density of 320 Wmgeo -2 (geo = geometric area) is achieved along with a high H2O2 production rate of 3.17 mol mgeo -2h-1 (operating potential = 0.8 V). Systematic investigations reveal the critical role of specific functional groups (viz. C─O─C, chemisorbed O2, C≐C) to be responsible for enhancing the yield of H2O2. The in situ generated superoxide (O2˙) and hydroxyl radicals (˙OH) act as oxidants to efficiently degrade onsite, a model textile dye pollutant (viz. rhodamine B) inside the Zn-air cell. Using the identical rGO as the photoelectrode in an H-type cell, the H2O2 production is remarkably enhanced under visible light illumination. Simultaneously, the onsite pollutant degradation occurs five times faster than the Zn-air cell (at the same operating potential = 0.8 V). This work opens a new paradigm for electrosynthesis, wherein an underlying redox can be utilized to synthesize industrial chemicals for onsite control of environmental pollution sustainably.
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