过氧化氢（H₂O₂）作为一种绿色氧化剂，广泛应用于化学工业、医药、消毒等领域。然而，传统的过氧化氢合成方法通常依赖高能耗、高成本或复杂的工艺，开发一种高效便捷、环保安全、低能耗的合成方法仍面临挑战。

近日，西南交通大学周绍兵教授/孙强强副教授团队，提出了一种新型的电子自供给催化系统ZnO(OVs) /Zn板，该催化系统可以方便地从空气中获取水和氧气合成过氧化氢。其中 ZnO 催化层和 Zn 基底构成了关键的反应界面。具体而言，该系统利用 Zn 基底提供的电子，促使 ZnO 催化层通过一步二电子（2e⁻）氧还原反应（ORR）路径还原空气中的氧气分子，生成H₂O₂。ZnO 催化层的氧空位（OVs）在此过程中起激活氧分子的作用，降低反应能垒，促进氧还原反应的进行。

研究发现，ZnO(OVs) /Zn催化剂板表面呈超亲水状态，水在催化剂表面形成水膜，构建了一个固-液-气三相催化界面，该界面不仅为催化反应提供了稳定的电子，还充当催化反应的反应器。相比传统体相催化系统，该水膜能够显著缩短氧气向催化剂表面的迁移时间，使得氧气能够快速地从空气中被吸收并转化为过氧化氢。通过将电子自供给ZnO(OVs) /Zn催化系统与大气集水系统相结合，借助液膜的流动性，持续高效地利用大气中的氧气和水分，实现了从空气中直接生产和收集H₂O₂。实验表明，该系统可以从空气中获得浓度最高达17.9 mM 的过氧化氢。

该研究展示了一种从空气中高效合成过氧化氢的新型催化系统，该系统绿色安全，具有良好的便捷性和安全性。它能够直接从空气中持续收集过氧化氢，为缺乏医疗资源的偏远地区提供了一种潜在的消毒解决方案，有望在消毒、污水处理等方面发挥作用。

A ZnO-based Catalytic System for the Synthesis of Hydrogen Peroxide from Air

Lan Wang, Chunyao Fang, Boran Xu, Yunlong Yu, Youmei Liu, Dr. Xianbiao Fu, Prof. Dr. Ang Cao, Prof. Dr. Qiangqiang Sun, Prof. Dr. Shaobing Zhou

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202424984