효율적인 H2O2 전기합성을 위한 이중 활성 센서 설계를 통한 2전자 수산화 반응에서 스케일링 관계 극복

비귀금속 및 환경 친화적인 촉매인 SnO2에서의 2전자 수산화 반응(2e-WOR)은 귀중한 과산화수소(H2O2) 합성을 위한 전통적으로 에너지를 많이 소모하는 안트라퀴논 과정을 대체할 가능성이 큽니다. 그러나 활성 부위에서의 중간물질 흡착의 고유한 스케일링 제한으로 인해 낮은 활성 및 선택성에 직면해 있습니다. 여기에서, 우리는 산소 결함(OV) 및 아연 도펀트(ZnD)를 도입하여 SnO2 양자점의 이중 활성 센서 공학을 이론적으로 안내받아 스케일링 제한을 극복한 결과를 보고합니다. 작동 중 적외선 분광법, 동위 원소 라벨링 질량 분석법, 준 인 상황 전자 파라자기 공명, 119Sn 모스바 위 분광법 및 X선 흡수 분광법 등 물리화학적 특성 분석 및 이론적 계산을 통해 OV가 물 분자를 활성화하여 *OH로 분해시키고 ZnD가 그 후속 *OH 결합을 촉진하여 H2O2 생산을 집단적으로 증가시킴을 밝혀냈습니다. 결과적으로 생성된 Zn/SnO2–x는 200 mA cm–2에서 87.5%의 높은 패러데이 효율, 52.7 μmol cm–2 min–1의 빠른 생산 속도 및 60시간의 우수한 안정성을 보여 H2O2 생성을 위한 다양한 2e-WOR 전기촉매보다 뛰어난 성능을 나타냅니다. 또한, 현장에서 생성된 H2O2는 시프로플록사신 오염물 분해와 선택적 프로필렌 산화를 위한 전형적인 산화제로 사용될 수 있습니다.