近日，我院许群教授团队与中国科学院化学研究所韩布兴院士合作，在H₂O₂的电化学合成领域取得新进展。H₂O₂广泛应用于消毒、废水处理、化学合成和医疗保健，目前商业H₂O₂主要通过多步蒽醌法生产，存在流程复杂、设备投资高、有机废物多以及运输安全隐患等问题。电化学合成H₂O₂因其温和的操作条件、环境友好性和现场生产的可行性而备受关注，其主要路径包括2e⁻氧还原反应（2e-ORR）和2e⁻水氧化反应（2e-WOR）。其中2e-ORR在热力学上更为有利，但其涉及气-液-固三相反应，需要使用气体扩散电极和连续O₂供应，操作复杂。相比之下，阳极2e-WOR以水为唯一反应物，无需气体参与，提供了一条更为简便的路线。

考虑到2e-路径的水氧化反应（2e-WOR）长期受限于缺乏高性能电催化剂，该团队设计了超临界二氧化碳（SC CO₂）调控策略，SC CO₂兼具液体的高密度和气体的低粘度、高扩散系数，能够有效渗透纳米材料的微孔或层间，实现对表面、晶格甚至电子结构的温和调控。当SC CO₂进入CaSnO₃晶格或晶界，在高压下与骨架相互作用，破坏Sn-O键，扰乱SnO6八面体的周期性排列，导致长程有序的部分塌陷和非晶化，同时，SC CO2还会引入OV，并通过电荷补偿机制使邻近的Sn4+部分还原为Sn3+。在最优的16 MPa SC CO₂处理条件下，CaSnO₃表现出部分非晶化的表面、丰富的OV以及伴随的Sn³⁺缺陷。这些特征共同增加了不饱和配位位点、加速了界面电荷转移并降低了反应过电位。最终，催化剂实现了26.6 μmol cm^-2 min^-1的H₂O₂产率、82%的法拉第效率（FE），300分钟内的累积产量约为原始CaSnO₃的8倍，并可在24小时时间内稳定运行。研究证明，SC CO₂处理为设计高性能2e-WOR电催化剂提供了一种新的范式，在推进绿色能源转化和低碳化学技术方面具有重大潜力。

相关研究成果"Supercritical CO₂-modulated surface amorphization and OV defect in CaSnO₃ for high-efficiency electrocatalytic H₂O₂ production"发表在化学类TOP期刊《Angew. Chem. In. Ed.》上。文章第一作者是我院硕士研究生徐蕾，通讯作者为许群老师，郑州大学河南先进技术研究院为第一完成单位。

文章链接： https://doi.org/10.1002/anie.7663698