近日，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心的研究人員在納米碳材料高效催化過氧化氫電合成領(lǐng)域取得進展，對設(shè)計開發(fā)高產(chǎn)率、高穩(wěn)定性和低成本的電合成過氧化氫化合物體系具有指導(dǎo)意義。

　　通過電化學(xué)氧還原途徑制備過氧化氫的新方法，作為一種潛在的替代路徑受到重視。目前，電化學(xué)氧還原制備過氧化氫過程使用的催化劑主要是貴金屬材料，但其儲量有限、價格高昂，難以滿足現(xiàn)代化工對綠色、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的需求。納米碳材料有望作為貴金屬催化劑的替代材料，應(yīng)用于電化學(xué)氧還原反應(yīng)。

　　研究人員通過關(guān)聯(lián)典型碳材料表面化學(xué)結(jié)構(gòu)與其催化氧氣電化學(xué)還原生成過氧化氫的反應(yīng)活性發(fā)現(xiàn)，碳材料表面的羧基官能團是氧氣電化學(xué)還原制備過氧化氫的主要活性中心，且保證過氧化氫在活性中心上及時脫附是提高其選擇性和產(chǎn)率的關(guān)鍵。

　　基于上述分析，研究人員提出利用界面工程手段和反應(yīng)動力學(xué)思想來調(diào)控碳催化電化學(xué)氧還原反應(yīng)選擇性的研究思路。他們利用陽離子表面活性劑與羧基基團的靜電相互作用降低碳材料表面羧基官能團與二電子氧還原產(chǎn)物的相互作用，阻止其被進一步還原，從而實現(xiàn)高選擇性電合成過氧化氫的過程。這種碳/表面活性劑復(fù)合催化材料體系展現(xiàn)出目前已知報道最高的過氧化氫選擇性、最寬的過電位窗口和可觀的穩(wěn)定性。

　　基于納米碳/表面活性劑復(fù)合電極材料在過氧化氫電合成反應(yīng)中的優(yōu)異催化表現(xiàn)，整個反應(yīng)體系能耗低、綠色、可持續(xù)、穩(wěn)定性好的特點。

　　過氧化氫是一種綠色、可再生、環(huán)境友好的氧化劑，應(yīng)用于環(huán)境修復(fù)、精細化工、電子工業(yè)等領(lǐng)域。其工業(yè)生產(chǎn)主要依賴以氫氣和氧氣為原料的蒽醌法，但該方法存在能耗高、原料和產(chǎn)物轉(zhuǎn)移和儲存困難、安全隱患嚴重等問題。