水氧化為過氧化氫（H₂O₂）的生產提供了一種有前景的途徑。然而，依賴堿性碳酸氫鹽電解液作為中間體存在局限性，例如H₂O₂分解和狹窄的pH（7-9）有效范圍，限制了其在更寬的pH范圍內的實用性。

2024年12月2日，中山大學胡卓鋒副教授在國際頂級期刊Nature Communications發表題為《Crystal OH mediating pathway for hydrogen peroxide production via two-electron water oxidation in non-carbonate electrolytes》的研究論文，Ruilin Wang為論文第一作者，胡卓鋒副教授為論文通訊作者。

胡卓鋒，中山大學環境科學與工程學院副教授。2008年、2011年本碩畢業于中山大學，碩士期間師從國際電化學專家沈培康教授。2014年在香港中文大學博士畢業，師從國際光催化專家余濟美教授。2014-2018年在香港中文大學擔任研究助理。2018年加入中山大學。

研究方向為元素紅磷環境催化劑；水熱碳環境催化劑；分子氧活化與高級氧化水處理；二電子水氧化CO₂還原；泛函密度材料模擬計算（VASP）。已發表論文73篇，第一/通訊作者論文57篇，授權專利9項。

這項研究揭示了一種晶體OH介導途徑，穩定SO₄OH*作為關鍵中間體。

堿式碳酸銅（Cu₂(OH)₂CO₃）片常見于文物中，具有在中性或酸性非碳酸氫鹽電解液中產生H₂O₂的能力。

通過利用這種晶體OH介導策略，可以在Na₂SO₄電解液中產生大量H₂O₂。

值得注意的是，在50 mL 0.5M Na₂SO₄電解液中，H₂O₂生成速率在3.4 V下可以達到64.35 μmol h^–1。

這項研究強調了催化劑中晶體部分在催化2e^?水氧化反應中的重要性，為未來的研究提供了寶貴的見解。

圖1：Cu₂(OH)₂CO₃片狀電極在水氧化途徑中產生H₂O₂的性能

圖2：Cu₂(OH)₂CO₃片狀電極的表征

圖3：Cu₂(OH)₂CO₃片狀電極的電化學性能

圖4：Cu₂(OH)₂CO₃片狀電極活性組分的研究

圖5：通過OH*的直接途徑和通過SO₄*的間接途徑

圖6：Cu₂(OH)₂CO₃上H₂O₂生成過程的圖解

綜上，這項研究提出了一種通過非碳酸鹽電解液中的兩電子水氧化反應生產過氧化氫的新方法，利用堿式銅碳酸鹽（Cu₂(OH)₂CO₃）片劑作為催化劑，在中性或酸性條件下實現了高效過氧化氫的生成。

該研究不僅提高了H₂O₂的生產效率和法拉第效率，而且拓寬了H₂O₂在更廣泛pH范圍中的應用前景，對于化學制造、生物醫學工程、能源技術和環境修復等領域具有重要意義。

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.