浙江工业大学化学工程学院工业催化研究所Jianguo Wang等人-氮掺杂增强Nb2CTx电催化合成H2O2的性能

电化学氧还原反应(ORR)制备过氧化氢(H₂O₂)是一种有前景的替代蒽醌法的方法。H₂O₂产生的关键是开发调节氧还原反应途径的催化剂。本文采用NH₃退火法制备了氮掺杂Nb₂CT_x。与前驱体Nb₂AlC(67.01%)和纯Nb₂CT_x(75.70%)相比，氮掺杂Nb₂CT_x表现出优异的2e⁻ ORR性能;H₂O₂选择性大于90%。氮掺杂Nb₂CT_x的法拉第效率达到80.75%，而Nb₂AlC和Nb₂CT_x的法拉第效率分别为60.35%和39.27%。观察到50 h的理想催化稳定性。密度泛函理论(DFT)计算表明，氮掺杂Nb₂CT_x的优异活性归功于N的引入。这种优异的活性有利于氧的吸附，促进OOH中间体的形成。该工作可作为调控MXene电子结构的重要参考，以扩大其在电化学领域的应用领域。

图1 电催化剂的结构表征。

图2. 电催化剂的XRD和XPS表征。

图3 催化剂上O₂还原为H₂O₂的电化学性能。

图4. ORR活性的相关DFT结果。

图5 自制的流式电池装置中N-Nb₂CT_x上的电催化生产H₂O₂。

图6 比较2e⁻ORR过程中的Nb₂CTx和N-Nb₂CT_x的作用示意图。

相关科研成果由浙江工业大学化学工程学院工业催化研究所 Jianguo Wang等人于2022年发表在Nano Research (https://doi.org/10.1007/s12274-022-5051-6)上。原文：Doped-nitrogen enhanced the performance of Nb₂CT_x on the electrocatalytic synthesis of H₂O_2。