过氧化氢(H₂O₂)是世界上最重要的基础化学品之一，广泛应用于化学合成、漂白、废水处理、消毒等领域。目前，全球超过95%的H₂O₂生产来自于成熟的蒽醌工艺，该工艺是由Riedl和Pfleiderer在1939年开发的，后来于1953年在化工厂进行大规模生产。然而，这种合成过程存在大量的碳排放以及有机废物。此外，集中式H₂O₂生产需要运输和储存不稳定和危险的散装H₂O₂溶液。利用可再生电力的能量输入，通过氧还原或水氧化的电化学合成H₂O₂，为H₂O₂的合成提供了绿色和可持续的路线。然而，这方面的挑战是开发高选择性的催化剂，以将反应路径引导至所需产物。

有鉴于此，美国莱斯大学汪淏田教授等人，报告了H₂O₂的电化学合成的两种不同类型的H₂O₂选择性：摩尔分数选择性和法拉第选择性。重新审视了它们的定义，并讨论报告了H₂O₂选择性的最佳方法，这可以避免在这个领域中产生误解或不公平的性能比较。

本文要点

1）1887年，Traube报道了第一个用于ORR选择性生成H₂O₂的催化剂，该催化剂使用的是一种Hg-Au催化剂。近年来发现了更多种类的材料，包括金属合金、碳、单原子催化剂等，显示出非凡的H₂O₂选择性。随着H₂O₂催化剂的报道呈指数级增长，一种标准规范的H₂O₂选择性评价方法将有助于研究者对不同催化剂进行公平的比较，极大地促进该领域的健康发展。

2）然而，研究人员报到的H₂O₂选择性存在不同类型，这可能会引起研究者的混淆，特别是对于那些来自不同研究背景的研究者。一种H₂O₂选择性为摩尔分数，广泛应用于旋转圆盘电极(RRDE)的测量，另一种是法拉第效率，通常来自滴定法或光谱定量方法。尽管这两种选择性具有完全不同的定义和不同的数据集，但令人担忧的是，有时它们可以互换使用，尤其是在最近的出版物中。因此，目前是重新审视H₂O₂选择性定义并讨论最合理的报告方法的适当时机，该方法可以作为公平比较的标准，并有助于避免在以后的电化学合成H₂O₂报告中出现任何混淆或错误。

3）该工作将有助于研究人员规范催化性能的表征，同时限制假阳性结果的可能性。这一做法最终将有助于更好地了解新的H₂O₂电催化剂的内在催化性能。在未来的研究中，更实用的H₂O₂生成电化学系统将成为2e^--ORR催化剂大规模应用的关键。然而，由于RRDE测试已经并且将仍然是评价2e^--ORR催化性能的主要方法，所以将RRDE和其他电化学方法中的ORR选择性统一起来是很重要的。

参考文献：

Xia, C., Kim, J.Y.(. & Wang, H. Recommended practice to report selectivity in electrochemical synthesis of H₂O₂. Nat Catal 3, 605–607 (2020).

DOI: 10.1038/s41929-020-0486-1

https://doi.org/10.1038/s41929-020-0486-1