氢氧化氢电合成：基于不同 MnO₂ 纳米结构对乌尔坎碳改性的比较研究
材料科学
2025-05-13 v1 化学物理
摘要
本文比较了 {\alpha}-MnO₂/Vulcan XC-72 和 {\delta}-MnO₂/Vulcan XC-72 纳米结构在氢氧化氢 (H₂O₂) 电合成中的电化学性能。两种材料均通过简易水热法合成。通过 SEM、HRTEM、XPS、拉曼散射和 XRD 分析其结构和形貌，分别考察了其氧还原电化学性能和 H₂O₂ 电合成效能。在碱性 NaOH 溶液中应用旋转环-盘电极 (RRDE) 技术进行测试。还进行了以酸性介质为目标的 H₂O₂ 生成的气体扩散电极 (GDE) 装置。RRDE 测试中，3% {\delta}-MnO₂/C 和 1% {\alpha}-MnO₂/C 电催化剂相对于纯 Vulcan XC-72 在 ORR 2 电子通路下表现出更高的效率和选择性。在 GDE 条件下进行 H₂O₂ 电合成时，1% {\alpha}-MnO₂/C 电催化剂显示出更好的活性，在 -1.9 V (相对于 Ag/AgCl) 时，120 分钟后的过氧化物积累为 402.6 mg/L，约高于纯 Vulcan XC-72 GDE 的 48%。这些结果可归因于 {\alpha}-MnO₂ 与 Vulcan XC-72 之间的协同效应，以及氧化物官能酸性物种的改善，增加了电催化表面亲水性，提高了 H₂O₂ 电合成效率。
引用
@article{arxiv.2505.07616,
title = {Hydrogen peroxide electrosynthesis: A comparative study employing Vulcan carbon modification by different MnO2 nanostructures},
author = {João Paulo C Moura and Vanessa S Antonin and Aline B Trench and Mauro C Santos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.07616},
year = {2025}
}