Electrochemical Insights into Hydrogen Peroxide Generation on Carbon Electrodes: Influence of Defects, Oxygen Functional Groups, and Alkali Metals in the Electrolyte

电解质 电化学 碱金属 过氧化氢 碳纤维 催化作用 无机化学 氧气 析氧 化学 材料科学 电极 化学工程 有机化学 复合材料 物理化学 工程类 复合数
作者
André Olean‐Oliveira,Najeeb Hasnain,Ricardo Martínez‐Hincapié,Ulrich Hagemann,Adarsh Jain,Doris Segets,Ioannis Spanos,Viktor Čolić
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (23): 17675-17689 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c04734
摘要

Hydrogen peroxide (H2O2) is an environmentally friendly oxidant, with production reaching 5.7 million tons by 2028 and a market size of USD 4.04 billion by 2029. Understanding the mechanism of oxygen reduction to H2O2 and the structure–activity relations on carbon materials is, therefore, of high significance for the more environmentally friendly synthesis of this important chemical. We have used oriented pyrolytic graphite (PG-edge and PG-basal) and glassy carbon (GC) as model electrodes to investigate the influence of carbon defects, oxygen-containing functional groups, and the presence of alkali metals on the activity and selectivity toward H2O2 production under acidic conditions. Electrochemical measurements, such as rotating ring disk electrode and electrochemical impedance spectroscopy, as well as in situ Raman spectroelectrochemistry indicated that PG-basal and GC electrodes preferentially form H2O2 as the product through the two-electron pathway via inner and outer sphere mechanisms, respectively. The mechanism is significantly affected by the potential of maximal entropy, which determines the position of species in the solution within the inner or outer Helmholtz plane. The influence of alkali cations (Li+, Na+, K+, and Cs+) on the oxygen reduction reaction of these model carbon electrodes was investigated. Large cations, e.g., K+ and Cs+, showed influence on the reaction intermediates and thus on the electrodes’ selectivity. The present study provides important insights and contributions to the fundamental aspects of hydrogen peroxide production in acidic conditions and further advancements in the development of metal-free carbon-based catalysts.
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
画龙点睛完成签到 ,获得积分10
4秒前
Peter完成签到 ,获得积分10
4秒前
lling完成签到 ,获得积分10
15秒前
21秒前
water1201完成签到 ,获得积分10
22秒前
ninomae完成签到 ,获得积分10
25秒前
linlinzl完成签到 ,获得积分10
29秒前
三木发布了新的文献求助10
30秒前
wilson完成签到,获得积分10
34秒前
幽默囧完成签到,获得积分10
37秒前
可爱的函函应助小蓝采纳,获得30
45秒前
xurui_s完成签到 ,获得积分10
47秒前
大苦瓜应助科研通管家采纳,获得10
49秒前
大苦瓜应助科研通管家采纳,获得10
49秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
49秒前
小蓝完成签到,获得积分20
54秒前
微卫星不稳定完成签到 ,获得积分0
54秒前
chenjun7080完成签到,获得积分10
56秒前
重要手机完成签到 ,获得积分10
59秒前
不愿将就完成签到 ,获得积分10
1分钟前
physicalpicture完成签到,获得积分10
1分钟前
宇文雨文完成签到 ,获得积分10
1分钟前
leo完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
王拥军发布了新的文献求助10
1分钟前
光喵发布了新的文献求助10
1分钟前
小蓝发布了新的文献求助30
1分钟前
智文完成签到 ,获得积分10
1分钟前
王拥军完成签到,获得积分10
1分钟前
完美世界应助小蓝采纳,获得10
1分钟前
Rosemary绛绛完成签到 ,获得积分10
1分钟前
cmuzf完成签到,获得积分10
1分钟前
一坨完成签到 ,获得积分10
2分钟前
阿佳great完成签到 ,获得积分10
2分钟前
青水完成签到 ,获得积分10
2分钟前
晏晏与乐完成签到 ,获得积分10
2分钟前
hy1234完成签到 ,获得积分0
2分钟前
疯狂学习的小聂完成签到,获得积分10
2分钟前
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
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
微电子器件实验教程 400
The Neuroscience of Language 400
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 7677103
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9242947
关于积分的说明 19919491
捐赠科研通 7247627
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3286758
关于科研通互助平台的介绍 2444739
邀请新用户注册赠送积分活动 2289829