华中科技大学的卢兴教授、张建教授、郭昆教授和合肥工业大学沈王强研究员创造性地刊发了富勒烯基碳纳米材料在碳电催化合成过氧化氢领域的最新研究成果“APentagonal Defect-Rich Metal-Free Carbon Electrocatalyst for Boosting Acidic O2Reduction to H2O2 Production”。

无金属碳基材料被认为是绿色合成过氧化氢(H2O2)中最有前途的双电子氧还原反应(2e-ORR)电催化剂之一。然而，大多数报道的碳电催化剂在碱中比在酸中表现得更有效。

针对这个挑战，该研究团队创造性地以富勒烯(C60)为前驱体，经氨处理，设计并合成了一种富五边形缺陷氮掺杂碳纳米材料(PD/ N-C)，该材料在酸性电解质中具有出色的ORR活性，2e选择性和稳定性，超过了基准PtHg4合金催化剂。

更令人意外的是，基于PD/ N-C催化剂的液流电池实现了接近100%的法拉第效率，H2O2产率显著提高，是所有无金属催化剂中改善最好的。

相关实验结果表明，PD/ N-C具有如此优异的2e- ORR性能源于五边形缺陷与氮掺杂剂之间的协同作用。

这项研究为设计和构建用于生产H2O2及其他用途的高效耐酸碳电催化剂提供了有效的策略。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c00689