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来源：催化开天地收集编辑：PDR
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分散式电化学制取H2O2是工业蒽醌法的一种有效的替代方法，但由于酸性介质中缺乏高性能电催化剂，阻碍了其应用。基于此，山东大学蔡彬教授、德国德累斯顿工业大学Alexander Eychmüller和清华大学张亮副教授（共同通讯作者）等人报道了一种新的催化剂设计策略，即通过调整其几何环境和电子结构来优化纯金属气凝胶中的Pd位点。优化后的Au-Pd2Hg5气凝胶在0.0至0.4 VRHE电位范围内，H2O2选择性达92.8%，转移电子数约为2.1。通过DFT计算，作者研究了电子效应与电催化性能之间的关系。在大多数情况下，异金属原子占据Hg位以达到热力学稳定状态和最小的晶格畸变。计算出的极限势（UL）被用作向2e ORR方向活性的指标，2e ORR被定义为O2还原到*OOH的1e和*OOH还原到H2O2的后续1e自由能下降的最大电势。通过Pd2Hg5和M-Pd2Hg5气凝胶的ΔG*OOH和UL之间的火山相关性发现，Pd2Hg5气凝胶位于火山图的左腿，表明具有很强的*OOH吸附，有利于O-O键的解离，从而驱动4e ORR途径。值得注意的是，异金属掺杂显著降低了*OOH的吸附强度，导致M-Pd2Hg5气凝胶定位在火山顶部附近。Ni、Co和Au掺杂气凝胶只观察到ΔG*OOH的微小差异，与实验数据相吻合。其中，选择最佳Au-Pd2Hg5气凝胶的自由能仅偏离理想值-0.03 eV，远低于Pd2Hg5气凝胶的自由能（-0.24 eV）。Bader电荷分析表明，利用Au取代Hg降低了Pd上的净电荷，导致Pd 4d和O 2p轨道之间的相互作用减弱。Optimizing the Pd Sites in Pure Metallic Aerogels for Efficient Electrocatalytic H2O2 Production. Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202211512.https://doi.org/10.1002/adma.202211512.【做计算 找华算】华算科技专注DFT代算服务、正版商业软件版权、全职海归计算团队，10000+成功案例！