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H2O2 Electrogeneration from O2 Electroreduction by N‐Doped Carbon Materials: A Mini‐Review on Preparation Methods, Selectivity of N Sites, and Prospects

选择性 杂原子 材料科学 兴奋剂 过氧化氢 氮气 催化作用 纳米技术 碳纤维 化学工程 无机化学 化学 有机化学 复合材料 工程类 复合数 光电子学 戒指(化学)
作者
Yani Ding,Wei Zhou,Jihui Gao,Fei Sun,Guangbo Zhao
出处
期刊:Advanced Materials Interfaces [Wiley]
卷期号:8 (10) 被引量:89
标识
DOI:10.1002/admi.202002091
摘要

Abstract Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is one of the 100 most paramount chemicals in the world, which has been widely used in industrial synthesis, pulp and bleaching, semiconductor cleaning, medical sterilizing, environmental treatments, and energy storage. Among various H 2 O 2 production methods, anthraquinone process has intrinsic drawbacks such as energy‐intensive and environmental pollution while 2‐electron oxygen reduction reaction (ORR) provides an economic, efficient, and nonhazardous alternative process to realize the in situ production of H 2 O 2 instead. Recently, heteroatom‐doped carbon electrocatalysts, especially the nitrogen‐doped ones, receive special attention due to the tunability on selectivity, activity, and stability towards ORR. In this review, the preparation methods on N‐doped carbon‐based electrocatalysts with different nitrogen forms are systematically classified, the mechanism of specific nitrogen morphology acting on two‐electron ORR is discussed, especially the selectivity, and the factors (pH, nitrogen content, active surface site density, physical properties of carbon substrates) affecting the ORR selectivity of N‐doped electrocatalysts are analyzed. Moreover, the preparation of H 2 O 2 with N‐doped carbon materials in different experimental systems is also summarized. Finally, the development direction of H 2 O 2 synthesis by 2‐electron ORR is prospected, and the suggestions from the aspects of production technology, testing method, and theoretical research are put forward.
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