近日，我校地理与环境科学学院李森副研究员团队在化工工程技术领域1区TOP期刊Separation and Purification Technology（IF=8.1）在线发表题为“Electrocatalytic removal of gaseous elemental mercury from modified graphite felt gas diffusion electrode”的研究论文。

双氧水（H₂O₂）是现代化学工业的基石，具有广泛的应用。该研究提出石墨毡经过涂覆氧化碳黑后可作为高效产生H₂O₂的阴极材料，可将该电极应用于气相中Hg⁰的去处。通过对催化剂表征观察到氧化碳黑比碳黑拥有更多的官能团和缺陷，含氧官能团-COOH的增加可以提高ORR的电催化活性，同时，电化学测试结果表明，该比例有最大的活性面积和最高的响应电流并拥有最低的电阻，进而通过电化学二电子氧还原产生H₂O₂，最终显现出更优的Hg⁰去除性能。研究采用优化的催化剂和溶剂比例，在电流密度为9.2mA/cm²条件下，60min对Hg⁰去除效率可达到81.5%，与原石墨毡相比，去除效率提高了33.5%，同时通过响应面法对操作参数进一步优化，并且重复7次后仍具有良好的稳定性和重复性。并且使用DFT计算揭示不同含氧官能团对2e-ORR的协同作用，在C=O掺入后，该材料拥有较低的吸附能，同时在2e-ORR反应中拥有较低的势垒，使O₂更容易转化为H₂O₂。这项研究为尾气中Hg⁰的去除开辟了高效、快速、可持续的新途径。

文章图形摘要

在0.05M Na₂SO₄溶液中10mV/s的(a)CV曲线、b)LSV曲线、(c)EIS图、以及(d)Resistance

(a)检测得到原结构CB，(b)双结构掺杂C=O，(c)掺杂C-O-C，(d)掺杂COOH，(e)掺杂OH，(f)图中相应值表示吸附能(eV)，(g)优化构型下O₂还原为H₂O₂的吉布斯自由能

该文通讯作者为李森副研究员，第一作者系李森副研究员指导的2021级硕士研究生吴姮。该研究获得了国家自然科学基金(22266009)、贵州省科技计划项目（黔科合支撑[2023]一般149号）、以及贵州师范大学2019年博士启动基金资助项目（GZNUD[2019]6号）的联合资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.128578