Hydroxyl-blocking lignin-derived carbon catalysts for selective and durable hydrogen peroxide electrosynthesis

化学 催化作用 电合成 过氧化氢 碳化 电化学 碳纤维 电催化剂 氧气 羟基自由基 选择性 多相催化 无机化学 选择性还原 活性炭 功能群 有机化学 密度泛函理论 氧化还原
作者
Su Min Ahn,Seongho Lee,Ga-Been Lee,Logeshwaran Natarajan,Balaji Ravichandran,Nam Dong Kim,Sung-Soo Kim,Kitae Baek,Joonhee Kang,Hongseok Yun,Y. H. Lee
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:390: 126606-126606
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2026.126606
摘要

Metal-free oxygen-functionalized carbon materials are promising electrocatalysts for selective hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) production via the two-electron oxygen reduction reaction (ORR). However, specifically controlling oxygen moieties while maintaining scalability remains challenging. Herein, we present a scalable and sustainable Friedel–Crafts reaction-assisted carbonization strategy that converts lignin into oxygen-tunable carbon catalysts for efficient H 2 O 2 electrosynthesis. Electrochemical measurements reveal a strong correlation between carbonization temperature, oxygen speciation, and catalytic performance. Specifically, carbonyl and carboxyl groups enhance H 2 O 2 selectivity, while hydroxyl groups suppress H 2 O 2 formation by preferentially binding O* intermediates. Density functional theory corroborates these findings, indicating that carbonyl and carboxyl groups favor the two-electron pathway. Accordingly, selective blocking of hydroxyl groups achieves >95% H 2 O 2 selectivity, a production rate of 575.5 mmol g cat -1 h -1 at 0.4 V RHE , and stable operation for 40 h. This renewable, low-cost platform couples mechanistic control with scalable synthesis, potentially enabling decentralized H 2 O 2 generation in on-site disinfection and wastewater treatment. • Scalable Friedel–Crafts strategy enables oxygen-tunable metal-free carbon catalysts. • Carbonyl and carboxyl promote the 2e - ORR pathway, while hydroxyl groups suppress selectivity. • Hydroxyl blocking yields >95% H 2 O 2 selectivity with high H 2 O 2 productivity. • Life-cycle analysis confirms low environmental impact for decentralized H 2 O 2 production.
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
完美世界应助木南采纳,获得10
2秒前
zhyzzz发布了新的文献求助10
2秒前
BisonHamster发布了新的文献求助10
3秒前
小李完成签到,获得积分10
3秒前
鹿鹿发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
椰子糖发布了新的文献求助10
4秒前
可聚合物完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
hhdegf完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
lizhaonian发布了新的文献求助10
7秒前
忧心的天菱完成签到,获得积分10
8秒前
三斤完成签到 ,获得积分10
9秒前
小二郎应助zhyzzz采纳,获得10
9秒前
鹿鹿完成签到,获得积分10
9秒前
orixero应助与你采纳,获得10
9秒前
10秒前
qqqqqqqqqqq完成签到,获得积分10
11秒前
科研狗发布了新的文献求助10
11秒前
su发布了新的文献求助10
11秒前
木南完成签到,获得积分20
12秒前
xinghui完成签到,获得积分10
13秒前
青春借贷完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
wuwen应助灵巧书文采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
木南发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
提拉米草完成签到,获得积分10
15秒前
Orange应助舒服的忆南采纳,获得10
16秒前
17秒前
18秒前
19秒前
19秒前
栗子猿发布了新的文献求助10
20秒前
无极微光应助科研通管家采纳,获得20
21秒前
机灵柚子应助科研通管家采纳,获得20
21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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Handbook of Optical Systems,Volume 6:Advanced Physical Optics 666
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6514713
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8308126
关于积分的说明 17754564
捐赠科研通 5616556
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2924713
邀请新用户注册赠送积分活动 1901723
关于科研通互助平台的介绍 1763118