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水氧化是具有前景的H₂O₂制備路徑，但是通常依賴堿性碳酸氫鹽電解液作為中間體，包括H₂O₂分解、pH區間有限（7-9）等問題，嚴重限制了水氧化制備H₂O₂技術的發展。

有鑒于此，中山大學胡卓鋒副教授等報道發現晶體OH介導路徑穩定SO₄OH*關鍵中間體，使用金屬銅表面常見的堿性碳酸銅作為H₂O₂催化劑。

本文要點：

（1）

發現文物中極為常見的堿性碳酸銅（Cu₂(OH)₂CO₃）能夠在中性或者酸性的非碳酸氫鹽電解液中催化產生H₂O₂。在50 mL 0.5 M Na₂SO₄電解液和3.4 V vs, RHE，生成H₂O₂的產量達到64.35 μmol h^-1。

（2）

發現電解液中的SO₄能夠與和Cu₂(OH)₂CO₃中的OH結合并且生成SO₄OH*，隨后SO₄OH*轉化為OOH和SO₃，因此生成O-O。DFT計算O-O鍵的長度為1.47 ?，和H₂O₂分子的O-O鍵長接近（1.48 ?）。OH和Cu₂(OH)CO₃結合重新生成Cu₂(OH)₂CO₃。SO₃和另一個水分子結合生成SO₃·H₂O，隨后與OH反應生成HSO₄*，并釋放H⁺。

這項研究展示了催化劑的晶體成分對于2e^- WOR反應的關鍵作用，為深入研究提供幫助。

參考文獻

Wang, R., Luo, H., Duan, C. et al. Crystal OH mediating pathway for hydrogen peroxide production via two-electron water oxidation in non-carbonate electrolytes. Nat Commun 15, 10456 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-54593-4

https://www.nature.com/articles/s41467-024-54593-4