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Zusammenfassung Die Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) hat im Kontext alternativer Energieanwendungen in Brennstoffzellen und für die vor Ort Produktion von Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) in Anwendungen zur Umweltrehabilitation von größter Bedeutung. Mit theoretischen und experimentellen Methoden wird der Mechanismus, der an der ORR beteiligt ist, bei stickstoffdotierten grafitischen Kohlenstoffmaterialien untersucht. Die beiden Hauptreaktionswege, die an der ORR beteiligt sind, sind der Vier-Elektronen-Weg, der Wasser (H 2 O) produziert, oder der Zwei-Elektronen-Weg, der zur Bildung von H 2 O 2 führt. Ein atomistischer Schritt-für-Schritt-ORR-Mechanismus wird vorgeschlagen, um die Selektivität der Reaktion gegenüber den beiden Hauptwegen zu verstehen. Die Ergebnisse zeigen, dass grafitische N-Stellen den Zwei-Elektronen-Weg begünstigen, ähnlich wie drei pyridinische N-Stellen. Währenddessen führen ein oder zwei pyridinische N-Stellen zum Vier-Elektronen-Weg. Die Berechnungen zeigen die Bedeutung von hängenden Bindungen und/oder pentagonalen C-Ringen für die Selektivität gegenüber dem Vier-Elektronen-Weg. Die Ergebnisse stimmen mit aktuellen Berichten über die Bedeutung topologischer Defekte in grafitischen Kohlenstoffmaterialien überein. Das Verständnis des ORR-Mechanismus ist sehr wichtig für das Design und die Entwicklung neuartiger ORR-Elektrokatalysatoren, um den erforderlichen Weg gemäß der Anwendung zu bevorzugen.
Fernández-Escamilla et al. (Do,) untersuchten diese Frage.