电化学双电子氧还原法合成过氧化氢（H2O2）作为一种有吸引力的工业蒽醌法替代品，引起了人们越来越多的关注。然而，在大电流条件下，由于O2扩散的限制，电化学合成H2O2的电流效率很低，而电极淹没又进一步加剧了这一问题。
基于此，大连理工大学全燮教授报道了提出了一种由密集分布的氮掺杂碳（NPC）纳米多面体组成的高疏水的气-液-固三相结构，这种结构具有超亲气性，即使在大电流操作下也可以实现快速的气体O2传输和捕获。
文章要点
1）与亲水NPC表面难以捕获O2形成鲜明对比的是，疏水NPC结构对水下气体O2的快速捕集，明显验证了其亲气性。
2）采用这种三相NPC结构，电流效率为83−99%，电流密度为50-250 mA cm−2，在100 mA cm−2时，H2O2的产率为8.53 mol gcat−1 h-1，使高浓度H2O2（0.66−5.38 wt%）的生产成为可能。此外，三相NPC结构的高疏水性特征确保了其O2传输和捕获畅通的防淹没能力，从而使其在100 mA cm−2下的200 h的电催化H2O2合成的耐久性大大超过了亲水性NPC的同类产品。
3）这种H2O2电合成技术具有很大的实际应用潜力，具有成本较低的IrO2/Ti网状阳极结构，耗电量低（0.15−0.43 kWh/kg 3 wt%H2O2）以及装置易于放大等优势。
这项工作提供了一种高选择性、耐用性和低成本的H2O2电合成策略，为原位生产和利用H2O2提供了一种有前景的途径。
参考文献
Peike Cao, et al, Durable and Selective Electrochemical H2O2 Synthesis under a Large Current Enabled by the Cathode with Highly Hydrophobic Three-Phase Architecture, ACS Catal.2021
DOI: 10.1021/acscatal.1c03236
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03236
