北京
研究内容
过氧化氢（H2O2）作为一种环保和可持续的氧化剂具有广泛的应用。然而，这种化合物的清洁、高效和方便的合成仍然具有挑战性。
西南交通大学孙强强展示了一种合理设计的电子自供电催化系统，该系统能够在不额外输入能量的情况下从水和大气氧气中产生H2O2。该催化体系由含有氧空位的ZnO涂层和Zn基材制成。ZnO催化剂层从Zn基板获得电子以合成H2O2。该催化体系产生的H2O2浓度高达17.9 mM，无需任何二次处理。相关工作以“A ZnO-based Catalytic System for the Synthesis of Hydrogen Peroxide from Air”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。
研究要点
要点1. 作者展示了一种ZnO（OV）/Zn板催化体系，该体系包括在Zn基材上涂覆有氧空位（OV）的ZnO催化剂涂层。这种催化剂涂层促进H2O和O2转化为H2O2，而Zn基材充当电子源，因此催化系统本身提供了该过程所需的电子。
要点2. 催化ZnO层中OV的存在提供了富电子中心，增强了电子转移并提高了催化活性。发现水在粗糙的亲水性ZnO表面上形成薄液膜，该膜通过在环境空气和催化剂之间提供稳定的界面起到反应器的作用。这种桥接效应确保了向ZnO持续供应氧气。
要点3. 发现该催化系统产生高达17.9 mM的H2O2浓度，该值超过了光催化过程可获得的值。通过液膜的连续流动，可以及时收集得到的H2O2溶液。通过将该系统与大气水收集相结合，进一步实现了从空气中直接产生和收集H2O2。
研究图文
图1. 电子自供电ZnO（OVs）/Zn板上H2O2的产生。
图2. 电子自供电ZnO（OVs）/Zn板催化体系的表征。
图3. 电子自供电催化体系ZnO（OVs）/Zn板对H2O2生产的催化作用。
图4. 电子自供电ZnO（OVs）/Zn板产生H2O2的机制。
图5. 从空气中产生和收集过氧化氢的效率。
文献详情
A ZnO-based Catalytic System for the Synthesis of Hydrogen Peroxide from Air
Lan Wang, Chunyao Fang, Boran Xu, Yunlong Yu, Youmei Liu, Xianbiao Fu, Ang Cao, Qiangqiang Sun*, Shaobing Zhou
Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202424984
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