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H₂O₂是一種環?；瘜W試劑，廣泛應用于紙漿漂白、紡織、化工等制造業，將H₂O₂應用于高級氧化工藝(AOPs)時可以將大部分有機物氧化為H₂O和CO₂。蒽醌氧化法(AO)是工業生產H₂O₂的主要方法，但由于AO工藝步驟復雜、能耗高、有一系列的副反應和復雜的中間體和廢物，因此被認為是不經濟、不環保的技術。

電化學合成H₂O₂因其高效、綠色等特點，被認為具有較高的發展潛力和可持續性。目前用于合成H₂O₂的ORR陰極催化劑的選擇性、氧傳質和陰極界面的電子轉移是影響H₂O₂產率的三個重要因素。

基于此，天津大學李楠等人通過簡化電極結構、調整催化界面等方法，優化了超疏水炭黑-石墨雙層吸氣陰極的性能，并提高其長期工作的穩定性。

傳統的吸氣陰極(ABC)具有良好的產H₂O₂的性能，但隨著操作時間的延長，H₂O₂產率顯著下降。采用無氣體擴散層(GDL)的新型ABC(CL-S)不僅可以大大降低電極的制備成本，還在10，20，30和40 mA cm^-2的電流密度下，展現出優異的H₂O₂產率(232±1，407±28，338±45和273±11 mg L^-1 h^-1)和電流效率(73%、64%、35%和21%)。

為了提高催化劑制備H₂O₂的性能，本文通過煅燒進一步優化了雙層陰極的疏水性。在10、20、30和40 mA cm^-2的電流密度下，煅燒后的催化劑CL-Sc的H₂O₂產率分別為(270±8)、(571±7)、(750±25)和(988±28) mg L^-1 h^-1，較CL-S分別增加了16%、40%、122%和262%，比未煅燒的催化劑的性能提高了40%?；w除了在陰極結構中起到支撐作用外，基體還起著傳遞電子的作用。

因此，本文將SSM替換為TM，煅燒后形成了催化劑CL-Tc。測試結果表明，當電流密度為10、20、30、40 mA cm^-2時，CL-Tc的H₂O₂產率分別為(320±2)、(630±1)、(936±1)、(1189±4) mg L^-1 h^-1，并且電流效率分別為100%、99%、98%和94%。

這說明轉變基體后，CL-Tc的H₂O₂制備性能顯著提高，電流效率可以接近甚至達到100%，可以說明只有2e^–的ORR發生在催化層的活性位點，沒有其他副反應發生。值得注意的是，在超過100小時的測試過程中，CL-Tc的性能保持良好，這說明本文制備的CL-Tc同時具有高產率和穩定的優點。

本工作著重于提高ABC的H₂O₂產率、電流效率和長期工作的穩定性。在傳統的“三明治”電極的制備基礎上，對催化劑進行煅燒，以調節催化層的疏水性，建立穩定的超疏水液-氣-固三相界面，進而實現了更好的氧傳質。

此外，通過煅燒還優化了催化劑的活性位點，有效的避免了H₂O₂再吸附還原為H₂O，提高了催化劑的的穩定性。更重要的是，陰極結構的變化使制備過程更容易和更經濟，還克服了傳統ABC的催化層和氣體擴散層之間的凸起和分離。綜上所述，CL-Tc是一種高效且可以穩定制備H₂O₂的陰極催化劑，并且本文的催化劑制備策略簡單，成本低，不僅為H₂O₂的高效制備提供了新的見解，也為未來陰極的實際應用和放大提供了新的見解。

Electrochemical Production of H₂O₂ with 100% Current Efficiency and Strong Stability by Adjusting the Interfacial Side Reactions of Air-Breathing Cathodes, Chemical Engineering Journal, 2023, DOI: 10.1016/j.cej.2023.142417.

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142417.

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