水电氧化生成H₂O₂是生产H₂O₂的重要方法，在工业上得到广泛应用。但其机理尚有争议，吸附在电极表面的羟基HO(ads)被认为是重要的中间体。

近日，南京工业大学Yuhui Chen，南京大学Shicheng Yan利用原位拉曼光谱和差示电化学质谱研究了水在Pt电极上氧化成H₂O₂的机理，发现过氧键主要来源于两个CO₃^2-通过C₂O₆^2-中间体的偶联。

文章要点

1）通过定量分析产物中的¹⁸O同位素，我们发现93%的H₂O₂是通过CO₃^2-偶联途径形成的，7%的H₂O₂来自OH_(ads)-CO₃^•−途径。OH(_ads)-OH_(ads)偶联途径的贡献可以忽略不计。

2）对各种电极的比较表明，CO_3(ads)在电极表面的强吸附是必不可少的。研究人员结合商用阴极催化剂在氧还原过程中产生H₂O₂，组装出一个流动电池，其中阴极和阳极同时产生H₂O₂。在1 A cm⁻²电流密度和2.3V电池电压下，H₂O₂的法拉第效率为150%。

参考文献

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