天津大學：過氧化氫合成有望“即產即用”

中國教育報-中國教育新聞網訊（通訊員 桑志遠 劉曉艷 記者 陳欣然）近日，天津大學材料與工程學院梁驥教授團隊通過獨特的層間氫鍵設計，成功開發出一種高性能電催化劑，實現了綠色過氧化氫的高效合成，使過氧化氫合成有望實現“即產即用”，相關研究日前發表于國際頂級期刊《自然?通訊》。

電化學合成技術可直接利用氧氣和水生成過氧化氫，可在常溫常壓下生產，有望實現過氧化氫“即產即用”的理想目標。但長期以來，催化劑在中性/堿性環境中活性低、選擇性差、穩定性不足，制約了該技術的實際應用。梁驥教授團隊研發了一種鎳基金屬有機框架材料（Ni-BTA），該材料具有獨特的層狀結構，使得鎳活性中心與相鄰層的氨基基團形成“層間氫鍵”。該效應猶如一把“分子鑰匙”，使該材料對于電合成過氧化氫的催化能力精準匹配理論最優值，既保證了反應活性，又大幅抑制了副反應的發生。與傳統催化劑依賴金屬中心電子結構調控不同，團隊通過設計材料的分子堆積方式，利用氫鍵等非共價鍵作用力，實現了對催化反應的精準調控。這種“非配位結構調控”策略為新型電催化材料的研發提供了嶄新的思路，未來可拓展應用于更多化學反應體系。

測試表明，在中性和堿性環境中，該催化劑制備過氧化氫的產率遠超同類產品。在人工海水中，制得的過氧化氫質量濃度可快速積累到1%，而在堿性溶液中則可快速積累到3%，均達到了污染物降解、殺菌等需求的實用標準。例如，利用該材料在生理鹽水中制備過氧化氫僅30分鐘后即可對大腸桿菌等致病菌實現100%的殺滅率，并對毒性有機染料實現快速降解。

新材料的研發，不僅破解了傳統生產工藝的高能耗、高污染難題，更在中性/堿性環境及復雜水質中展現出卓越適用性，為污水處理、醫療消毒等領域帶來全新可能。目前團隊正加快優化制備工藝，推動技術從實驗室走向工業化生產線，力爭早日實現對傳統高污染工藝的替代，助力“綠色化工”目標實現。