水氧化是具有前景的H₂O₂制备路径，但是通常依赖碱性碳酸氢盐电解液作为中间体，包括H₂O₂分解、pH区间有限（7-9）等问题，严重限制了水氧化制备H₂O₂技术的发展。

有鉴于此，中山大学胡卓锋副教授等报道发现晶体OH介导路径稳定SO₄OH*关键中间体，使用金属铜表面常见的碱性碳酸铜作为H₂O₂催化剂。

本文要点：

（1）

发现文物中极为常见的碱性碳酸铜（Cu₂(OH)₂CO₃）能够在中性或者酸性的非碳酸氢盐电解液中催化产生H₂O₂。在50 mL 0.5 M Na₂SO₄电解液和3.4 V vs, RHE，生成H₂O₂的产量达到64.35 μmol h^-1。

（2）

发现电解液中的SO₄能够与和Cu₂(OH)₂CO₃中的OH结合并且生成SO₄OH*，随后SO₄OH*转化为OOH和SO₃，因此生成O-O。DFT计算O-O键的长度为1.47 Å，和H₂O₂分子的O-O键长接近（1.48 Å）。OH和Cu₂(OH)CO₃结合重新生成Cu₂(OH)₂CO₃。SO₃和另一个水分子结合生成SO₃·H₂O，随后与OH反应生成HSO₄*，并释放H⁺。

这项研究展示了催化剂的晶体成分对于2e^- WOR反应的关键作用，为深入研究提供帮助。

参考文献

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