Simultaneous Generation of H2O2 and Formate by Co‐Electrolysis of Water and CO2 over Bifunctional Zn/SnO2 Nanodots

双功能 化学 格式化 电催化剂 无机化学 析氧 电解 电化学 催化作用 电解质 有机化学 物理化学 电极
作者
Xin Hu,Guoliang Mei,Xiangxiong Chen,Jinlong Liu,Bao Yu Xia,Bo You
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (29) 被引量:24
标识
DOI:10.1002/anie.202304050
摘要

Hydrogen peroxide (H2 O2 ) and formate are important chemicals used in various chemical manufacturing industries. One promising approach for the simultaneous production of these chemicals is coupling anodic two-electron water oxidation with cathodic CO2 reduction in an electrolyzer using nonprecious bifunctional electrocatalysts. Herein, we report an innovative hybrid electrosynthesis strategy using Zn-doped SnO2 (Zn/SnO2 ) nanodots as bifunctional redox electrocatalysts to achieve Faradaic efficiencies of 80.6 % and 92.2 % for H2 O2 and formate coproduction, respectively, along with excellent stability for at least 60 h at a current density of ≈150 mA cm-2 . Through a combination of physicochemical characterizations, including operando attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), isotope labeling mass spectrometry (MS)/1 H NMR and quasi-in situ electron paramagnetic resonance (EPR), with density functional theory (DFT) calculations, we discovered that the Zn dopant facilitates the coupling of *OH intermediates to promote H2 O2 production and optimizes the adsorption of *OCHO intermediates to accelerate formate formation. Our findings offer new insights into designing more efficient bifunctional electrocatalyst-based pair-electrosynthesis system for the coproduction of H2 O2 and formate feedstocks.
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