崔春华/梁君武Nature子刊：合成过程中引入Cl−，抑制CoOxCly发生OER反应并加速酸性CER

Cl₂是一种重要的化学品，广泛应用于水处理、有机合成和聚氯乙烯生产。氯碱工业中Cl₂主要通过电化学析氯反应(CER)产生，其中析氧反应(OER)与CER在水溶液中具有相似的起始电位和类似的催化活性位点，因此保证Cl₂的高选择性生成是一个巨大的挑战。

用于CER的最先进的工业电解槽通常使用基于高成本贵金属(Ru或Ir)的相对耐酸的混合金属氧化物，这些金属氧化物对OER也具有高度活性。

为了确保CER系统的高效率和提高Cl₂的选择性，需要高浓度的Cl⁻离子(5.0 M)和酸性pH条件，然而在实际应用中，Ru基CER催化剂由于形成了可溶性的氯化钌，在长期运行下仍然不够稳定。因此，开发合适的策略来提高混合金属氧化物基CER催化剂的活性和稳定性具有重要意义。

近日，电子科技大学崔春华和玉林师范学院梁君武等在含有Co²⁺和Cl⁻的盐溶液中，在pH≤2的F掺杂二氧化锡(FTO)裸电极上原位沉积一种自适应的非晶态CoO_xCl_y催化剂，用于高效和选择性催化CER。实验结果表明，在1.67 V下电沉积2小时后得到的CoO_xCl_y催化剂实现了约100%的Cl₂选择性，且当Cl⁻的浓度降低至0.01 M时，Cl₂的选择性仍保持90±1.5%。

此外，在1.67 V下沉积的CoO_xCl_y催化剂在10 mA cm^-2下连续运行500小时，电流密度在测试中升至15 mA cm^-2；同时，CoO_xCl_y催化剂在250 mA cm^-2_geo下可以连续运行20小时以上，表明该催化剂具有优异的稳定性。

原位光谱和理论计算表明，在电沉积过程中引入Cl⁻离子，可以增加Co电子电荷并降低价态，能够抑制有利于水氧化的高氧化态Co位点的形成，提高了CER中Cl₂的选择性；同时，Cl⁻离子的引入允许CER的活性位从Co*向Co-O*转变，CER的选择性通过Volmer-Heyrovsky路径得到提高。

总的来说，这项工作将反应物Cl⁻自身作为促进剂提高了酸性盐水中CER的活性和选择性，为稳定非贵金属氧化物在强酸中的阳极电催化反应提供了范例。

Self-adaptive Amorphous CoO_xCl_y Electrocatalyst for Sustainable Chlorine Evolution in Acidic Brine. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-41070-7