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水電氧化生成H₂O₂是生產H₂O₂的重要方法，在工業上得到廣泛應用。但其機理尚有爭議，吸附在電極表面的羥基HO(ads)被認為是重要的中間體。

近日，南京工業大學Yuhui Chen，南京大學Shicheng Yan利用原位拉曼光譜和差示電化學質譜研究了水在Pt電極上氧化成H₂O₂的機理，發現過氧鍵主要來源于兩個CO₃^2-通過C₂O₆^2-中間體的偶聯。

文章要點

1）通過定量分析產物中的¹⁸O同位素，我們發現93%的H₂O₂是通過CO₃^2-偶聯途徑形成的，7%的H₂O₂來自OH_(ads)-CO₃^??途徑。OH(_ads)-OH_(ads)偶聯途徑的貢獻可以忽略不計。

2）對各種電極的比較表明，CO_3(ads)在電極表面的強吸附是必不可少的。研究人員結合商用陰極催化劑在氧還原過程中產生H₂O₂，組裝出一個流動電池，其中陰極和陽極同時產生H₂O₂。在1 A cm^?2電流密度和2.3V電池電壓下，H₂O₂的法拉第效率為150%。

參考文獻

Zhu, H., Lv, X., Wu, Y. et al. Carbonate-carbonate coupling on platinum surface promotes electrochemical water oxidation to hydrogen peroxide. Nat Commun 15, 8846 (2024).

DOI：10.1038/s41467-024-53134-3

https://doi.org/10.1038/s41467-024-53134-3