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在氯堿工業中，電化學析氯反應（CER）具有重要意義，但陽極析氯在很大程度上受限于水氧化副反應和強酸腐蝕引起的性能衰減。

基于此，電子科技大學崔春華教授等人報道了一種無定形的CoO_xCl_y催化劑，被原位沉積在含有Co²⁺和Cl^–離子的酸性鹽水電解質中，以適應給定的電化學條件，并表現出約100%的氯析出選擇性，在10 mA cm^-2下過電位約為0.1 V，在500 h內具有很高的穩定性。

通過DFT計算，作者研究了Cl^–對Co價態的影響。

首先，根據Co位點上各種吸附物（即Cl*、ClO*、H₂O*、HO*、O*和HOO*）的熱力學穩定結構，在pH=2和0.5 M Cl^–條件下構建了電極電位（U）的函數OER和CER反應自由能圖。

在催化劑中沒有Cl^–下，Cl*在U＜1.4 V時是有利的，它在更高的電位下轉移到Cl-O*。

當催化劑中有Cl存在時，OH*在U＜1.4 V時成為有利的催化劑。結果表明，即使在很低的Cl^–濃度下，在pH=2時，在無Cl和含Cl的催化劑上，CER仍占主導地位。

對于CER，作者考慮了Volmer（O*/* + Cl^–→ClO*/Cl* + e^–）和隨后Heyrovsky步驟（ClO*/Cl* + Cl- →Cl₂?+ e^–）的機理，其中Cl^–直接吸附在活性位點上。

在無Cl催化劑上，OER和CER的理論過電位分別為0.63 V和0.39 V。在含Cl催化劑上，OER和CER的理論過電位分別降至0.41 V和0.2 V。在含Cl和不含Cl的催化劑上，CER比OER更有利。

此外，隨著Cl^–的引入，CER的活性位點從Co*向Co-O*轉變。

Self-adaptive amorphous CoO_xCl_y?electrocatalyst for sustainable chlorine evolution in acidic brine.?Nat. Commun.,?2023, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-41070-7.

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?電子科大Nature子刊：CoOxCly電催化劑助力酸性鹽水中可持續析氯

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