【JACS】大连理工大学杨明辉课题组：三唑修饰的氮化锆催化剂用于从空气中大电流稳定电合成过氧化氢

背景：过氧化氢（H₂O₂）是一种重要的氧化剂和化工原料，广泛应用于漂白、医疗消毒、精细化学品合成和环境修复等领域。当前工业上主要采用高能耗、高污染的蒽醌工艺生产H₂O₂，而电化学2e⁻氧还原反应（ORR）制备H₂O₂是一种有潜力的替代方法，但通常依赖高纯度氧气，成本较高，且在高电流密度下催化剂稳定性不足。研究目的：大连理工大学杨明辉课题组通过在三唑钠修饰的氮化锆催化剂（T-ZrN）上实现从4e⁻ ORR到2e⁻ ORR的转变，旨在开发一种能够直接利用空气作为氧源、具有高稳定性和高选择性的电催化剂，以降低H₂O₂的生产成本并推动可持续化学生产技术的发展。结论：T-ZrN催化剂在空气中表现出优异的2e⁻ ORR性能，实现了55.6 mol·h⁻¹·g⁻¹的H₂O₂产率和93.2%的法拉第效率，且在800 mA·cm⁻²的电流密度下稳定运行540小时。生产成本显著降低至$0.10 kg⁻¹，展现出巨大的实际应用潜力。