报告题目:

基于流动型电解池H2O2电合成催化剂和膜电极的制备与性能研究

报告人:

张帅

所在单位:

郑州轻工业大学

报告人简介：

张帅，博士毕业于大连理工大学，目前主要从事研究燃料电池、电解水等催化剂的开发、离子交换膜的制备和模拟酶生物催化的研究。主持河南省自然科学青年基金项目，河南省高等学校重点科研项目等5项。在Coordination Chemistry Reviews、Chemical Engineering Journal, Separation and Purification Technology和Journal of Colloid and Interface Science等杂志发表学术论文10余篇，其中中科院一区论文6篇，已授权专利1件。

 

摘要：过氧化氢（H₂O₂）作为重要的化工产品，在化学合成、废水处理、造纸和杀菌等方面广泛使用，预计在2027年H₂O₂的全球消耗量将达到570万吨^[1-3]。近年来，电化学催化合成H₂O₂凭借清洁、绿色的特点成为研究关注的热点^{[4, 5]}。本文通过以生物活性分子为配体，合成Zn-MOF，利用高温热解方法，在900 ℃下将Zn从Zn-MOF框架中移除，从而高效制备出Co-O₄单原子催化剂。通过缺陷工程，在Co-O₄附近引入缺陷，从而调控Co电子结构，降低d带中心，促使Co-O₄催化剂对氧还原反应中间体*OOH的吸附减弱，实现H₂O₂的高效合成。将所制备的催化剂与自制的阴离子交换膜组装成流动性电解池，可实现连续高效的H₂O₂合成。在0.6 V电压下，H₂O₂的合成速率达到0.25 mol g^-1_cat h^-1，法拉第效率达到84.8%，并且可连续反应90 h，性能无明显下降。