近日,人妻
非常规冶金团队胡觉教授在绿色合成过氧化氢(H2O2)研究方面取得显著进展,相关成果发表在材料科学领域权威期刊《Advanced Functional Materials》以及能源领域权威期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》上,为高效、环保的过氧化氢生产技术提供了新思路。
进展一以“Al-Induced Local Coordination Engineering of Ni: Steering the Two-Electron Oxygen Reduction Process”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。过氧化氢作为一种绿色氧化剂和潜在能源载体,在水处理、化工合成等领域应用广泛。针对传统蒽醌法生产H2O2污染重、成本高、运输难的问题,以及电催化两电子氧还原反应 (2e− ORR)合成法缺乏高性能催化剂的瓶颈,研究团队创新提出配位工程策略,Al的引入可调控Ni的配位环境与p-d轨道杂化强度,重塑其局域电子结构。该催化剂在0.4 V vs. RHE电位下的H2O2选择性高达94.23±0.78%,循环20,000 次后性能无明显衰减;在120小时实际生产测试中,平均产率达805.53 mmol g−1 h−1,平均法拉第效率为96.30%。催化剂对*OOH中间体吸附强度接近理想值,能抑制O−O键断裂、促使反应选择性遵循双电子路径生成H2O2,为绿色高效合成H2O2提供了新方案。

进展二以“Anion-Driven Oxygen Configuration Tuning on NiO Boosts Hydrogen Peroxide Production”为题在《Applied Catalysis B: Environment and Energy》上发表。针对现有催化剂瓶颈,创新采用硫(S)、磷(P)、硒(Se)等非金属阴离子对NiO掺杂改性,精准调控其电子结构与晶格特性,显著提升催化性能。阴离子成功取代NiO晶格部分氧原子,形成稳定Ni−X键,优化了镍活性位点电子密度,促使氧吸附构型从不利于2e− ORR的Yeager构型转变为有利的Pauling构型。其中硫掺杂NiO(S-NiO)表现最优,H2O2选择性超95%。基于该催化剂高效原位生成H2O2的特性,进一步将其拓展至污染物治理,12小时内实现聚乳酸微塑料27.22%的降解率,为微塑料污染治理提供新思路。该研究为高效电催化剂设计提供了新范式,为绿色低碳发展与生态环境保护提供重要技术支撑。

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为论文的第一单位,人妻
胡觉教授为论文的通讯作者,2024级博士研究生张悦为第一作者。该研究成果得到国家自然科学基金、云南省杰出青年项目、云岭学者项目的支持。
(AFM论文链接://doi.org/10.1002/adfm.202513626 )
(ACBE论文链接://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.126156 )