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Surface Redox Chemistry Regulates the Reaction Microenvironment for Efficient Hydrogen Peroxide Generation

化学 过氧化氢 氧化还原 无机化学 有机化学
作者
Hong Chen,Chaohui He,Huiting Niu,Chenfeng Xia,Fumin Li,Wenshan Zhao,Fei Song,Tao Yao,Yu Chen,Yaqiong Su,Wei Guo,Bao Yu Xia
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (22): 15356-15365 被引量:18
标识
DOI:10.1021/jacs.4c03104
摘要

Electrosynthesis has emerged as an enticing solution for hydrogen peroxide (H2O2) production. However, efficient H2O2 generation encounters challenges related to the robust gas–liquid–solid interface within electrochemical reactors. In this work, we introduce an effective hydrophobic coating modified by iron (Fe) sites to optimize the reaction microenvironment. This modification aims to mitigate radical corrosion through Fe(II)/Fe(III) redox chemistry, reinforcing the reaction microenvironment at the three-phase interface. Consequently, we achieved a remarkable yield of up to 336.1 mmol h–1 with sustained catalyst operation for an extensive duration of 230 h at 200 mA cm–2 without causing damage to the reaction interface. Additionally, the Faradaic efficiency of H2O2 exceeded 90% across a broad range of test current densities. This surface redox chemistry approach for manipulating the reaction microenvironment not only advances long-term H2O2 electrosynthesis but also holds promise for other gas-starvation electrochemical reactions.
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