过氧化氢（俗称“双氧水”）是重要的绿色氧化剂，在半导体、化工、水处理、环境修复等领域应用广泛，市场按需、分布式制备需求持续增长。然而，当前工业主流的蒽醌法工艺复杂、能耗高、依赖集中式生产，存在储运成本高、无法现产现用等短板，很难做到“现产现用”。

基于2e⁻ ORR的电合成技术，也就是用电来“造”双氧水被认为是一条“绿色路径”，其中无膜反应器结构简单、传质高效，应用前景广阔。但该体系长期面临核心瓶颈：阴极生成的过氧化氢易迁移至阳极被二次氧化分解，形成无效循环，也就是一边刚把双氧水造出来，另一边又会将其分解，“边生产边损耗”的问题大幅降低产物净产率，制约技术规模化落地。

针对该难题，清华大学深圳国际研究生院张正华团队研发了仿生弱吸附阳极界面，有效减少了过氧化氢阳极吸附与分解，同时保障了体系长期电化学稳定性。

据悉，该团队长期致力于相关领域研究，此前还曾获得《麻省理工科技评论杂志》的报道。

研究结合实验测试与理论模拟，揭示了界面改性的调控机制，系统验证了该技术的运行稳定性与产业化潜力。该成果为无膜电合成过氧化氢提供了全新的阳极设计思路与工程化方案，有效突破产率瓶颈，助力绿色、分布式、现产现用的过氧化氢制备技术工业化推广。

10月1日，该研究工作以“弱吸附超疏水阳极实现无膜系统过氧化氢高效电合成”（Weak-adsorption superhydrophobic anode enables high-yield membrane-free hydrogen peroxide electrosynthesis）为题，在线发表在国际期刊《化学·催化》（Chem Catalysis）上。张正华为通讯作者，清华大学深圳国际研究生院2022级博士生纪冰璇为论文第一作者。本研究工作得到国家自然科学基金项目、深圳市基础研究计划项目、广东省杰出青年基金项目和广东省重点基金等项目的资助。

另外，今年的前期工作还在国际期刊《自然·通讯》（Nature Communications）期刊发表题为“通过界面调节和梯度润湿性工程实现工业H2O2电合成的自呼吸电极”（A self-breathing electrode enabled by interface regulation and gradient wettability engineering for industrial H2O2 electrosynthesis）的研究论文，浙江大学教授叶章颖、张正华为论文共同通讯作者。

此外，团队还进一步构建了双氧水原位制备的一体化设备，以中心公园景观湖为对象，开展了城市景观水体原位治理工程验证，显著改善了公园景观湖的生态和水质。

文｜记者 沈婷婷 通讯员 纪冰璇 叶思佳

图｜学校供