刘志奇, 贾学五，王昭晖, 白智群*，陈咏梅，徐 伟*

(1. 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，山东 青岛 266000； 2. 北京化工大学 化学学院, 北京 100029)

基于O2分子在阴极发生的二电子还原(2e-ORR)过程或H2O分子在阳极上发生的二电子氧化(2e-WOR)过程均可产生H2O2[4-7]。其中，基于2e-ORR过程的H2O2制备技术相对比较成熟，而基于2e-WOR过程的研究报道相对较少。基于2e-WOR过程的H2O2制备技术优势在于原料(H2O)更加便宜易得，且有可能与阴极析氢过程同时进行。

H2O分子在阳极上发生氧化的可能途径包括：1)单电子氧化过程(1e-WOR)，产物为羟基自由基(如方程式1所示，其中所示的电极电势数值为相对于标准氢电极(vs RHE)，下同)[8]；2)二电子氧化过程(2e-WOR)，产物为H2O2(如方程式2所示)[9]；3)四电子氧化过程(4e-WOR)，产物为O2(如方程式3所示)[10]。

H2O→·OH + H++ e-,Eθ= 2.33 V

(1)

2H2O→H2O2+ 2(H++ e-),Eθ= 1.76 V

(2)

2H2O→O2+ 4(H++e-),Eθ= 1.23 V

(3)

H2O2→O2+ 2(H++e-),Eθ= 0.68 V

(4)

可以看出，4e-WOR过程比2e-WOR过程具有更低的电极电势，意味着水分子在阳极上析氧比生成H2O2在热力学上更有利。除此之外，已生成的H2O2容易在阳极表面继续发生氧化而生成氧气(如方程式4所示)，为此，必须研制高性能2e-WOR电催化剂，以降低2e-WOR过程活化能、提高H2O2选择性，并且抑制已生成H2O2的分解反应，才能实现高效地获得H2O2产品。

本文采用电沉积方法在基体电极表面制得BiOI镀层[10-11]，经化学法转化制备了BiVO4电极，考察了不同阳极电位、电解时间及支持电解质条件下H2O2的生成速率和电流效率，探讨了2e-WOR的反应过程和BiVO4的催化作用机理。

1 实验部分

1.1 BiVO4/ FTO电极制备及其表征

1.1.1 电沉积制备BiOI/ FTO电极

将掺氟SnO2(FTO)导电涂层玻璃裁制成尺寸为1.0 cm×1.5 cm的片状，依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声10 min；……