中国科学院金属所：电解过氧化氢的新突破！

中国科学院金属所：电解过氧化氢的新突破！

引用

中国科学院

等

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来源

1.

https://www.cas.cn/syky/202410/t20241030_5037981.shtml

2.

http://www.fjirsm.cas.cn/xwzx/kjxx/202403/t20240331_7060583.html

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https://economy.gmw.cn/2025-01/17/content_37803497.htm

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https://api.iikx.com/file/doc/?classid=13&id=9604

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https://www.cjcatal.com/CN/abstract/abstract29842.shtml

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http://www.phychemi.com/html/xinwenzixun/623.html

中国科学院金属研究所近期在纳米碳材料高效催化过氧化氢电合成领域取得重要进展。通过利用界面工程手段和反应动力学思想调控碳催化电化学氧还原反应的选择性，研究人员开发出一种新型催化剂体系，实现了高选择性（超过96%）和长期稳定性的过氧化氢电合成过程。这一成果有望推动绿色、环保和可持续发展的新材料制备技术的发展，为环境修复、精细化工等领域提供新的解决方案。

过氧化氢（H₂O₂）是一种绿色、可再生、环境友好的氧化剂，广泛应用于环境修复、精细化工、电子工业等领域。然而，目前工业上主要采用的“蒽醌法”存在诸多问题：

• 能耗高：需要高温高压条件
• 储存和运输风险：氢气和氧气的混合存在爆炸隐患
• 环境污染：生产过程中产生大量废水

因此，开发一种更安全、更环保的过氧化氢制备方法成为迫切需求。

中科院金属所的研究团队将目光投向了纳米碳材料。他们发现，通过调控碳材料表面的化学结构，可以实现对氧还原反应的选择性控制。具体来说：

1. 活性位点识别：研究发现碳材料表面的羧基（-COOH）是关键活性中心，其活性是羰基的5倍以上。

2. 界面工程设计：通过引入阳离子表面活性剂（如三甲基十六烷基溴化铵），利用其与羧基的静电相互作用，降低过氧化氢在活性位点上的吸附能，从而防止其进一步还原为水。

3. 性能优化：这种碳/表面活性剂复合催化剂展现出优异的性能：

   • 选择性：超过96%
   • 电位窗口：大于0.8V
   • 稳定性：超过10小时

这一技术突破具有广阔的应用前景：

1. 环境修复：过氧化氢作为强氧化剂，可用于降解水体和土壤中的有机污染物。

2. 精细化工：在医药、农药等精细化学品的合成中，过氧化氢可以替代传统氧化剂，减少副产物。

3. 电子工业：在半导体清洗等工艺中，高纯度过氧化氢的需求日益增长。

这一研究成果不仅为过氧化氢的制备提供了新的技术路线，更为绿色化学和可持续发展开辟了新路径。通过进一步优化催化剂性能和反应条件，有望实现更大规模的工业应用，为解决环境和能源问题提供新的解决方案。

这一突破性研究发表在国际知名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》和《Chem》上，得到了国家自然科学基金、中科院青促会项目、辽宁省自然科学基金和沈阳材料科学国家研究中心的资助。