目前，工業(yè)上生產(chǎn)H2O2的方法主要采用蒽醌氧化法(AO法)，而AO法需要大量的能源消耗和添加烷基苯等有毒有機溶劑。電化學H2和O2直接合成H2O2(DHS)是一種綠色且有效的替代方案，然而目前主要的難題就是沒有開發(fā)出高效的多相催化劑以實現(xiàn)電催化H2O2的大規(guī)模商業(yè)應用。
基于此，廈門大學熊海峰、黃小青和福州大學林森等通過兩步法在Pd4Sn合金納米線(NW)上合成一層Pd氧化物(Pd L/PdSn-NW)，該催化劑能夠高效催化H2O2合成。具體而言，首先通過溶劑熱法合成表面粗糙的Pd4Sn納米線(PdSn-NW)，然后將Pd前體沉積在PdSn合金納米線(NW)上并在空氣中退火。通過兩步法制備的Pd L/PdSn-NW表現(xiàn)出優(yōu)異的H2O2生產(chǎn)性能，其能夠在零攝氏度下直接生產(chǎn)H2O2，并且生產(chǎn)速率>520 mol kgcat-1?h-1和選擇性>95%；對于一步法制備的PdSn納米線和PdSn納米顆粒催化劑，催化劑表面在流動的H2/O2中容易被還原，表現(xiàn)出較低的H2O2反應性。在Pd L/PdSn-NW催化劑上優(yōu)異的H2O2產(chǎn)量歸因于PdSn納米線上存在Pd氧化物層，Pd氧化物層在流動的H2/O2中是穩(wěn)定的，而其他PdSn納米顆粒和PdSn納米線催化劑在H2/O2的存在下會經(jīng)歷還原反應。此外，層狀Pd氧化物減少了對氧/氫的吸附、抑制了O-O和H-H鍵的斷裂以及減少了對產(chǎn)生的過氧化物的吸附，從而完全抑制了H2O2加氫和分解?？偟膩碚f，這種在金屬納米線上沉積金屬層的表面工程方法，為設計和開發(fā)高活性DHS催化劑提供了一種有前景的策略。Layered Pd Oxide on PdSn Nanowires for Boosting Direct H2O2 Synthesis. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-33757-0
