記者5月27日從天津大學獲悉，該校材料科學與工程學院教授梁驥團隊通過獨特的層間氫鍵設計，成功開發出一種高性能電催化劑，實現了綠色過氧化氫（H2O2）的高效合成，讓過氧化氫合成有望實現“即產即用”。相關研究成果近期發表於國際期刊《自然·通訊》。

這項突破性研究直指傳統過氧化氫生產痛點。作為重要的氧化劑和消毒劑，過氧化氫2024年全球需求量高達600萬噸。然而，95%的過氧化氫依賴高能耗的蒽醌法生產，不僅存在安全隱患，還會造成環境污染。電化學合成技術可直接利用氧氣和水生成過氧化氫，在常溫常壓下生產，有望實現過氧化氫“即產即用”的理想目標。但長期以來，催化劑在中性、鹼性環境中活性低、選擇性差、穩定性不足，制約了該技術的實際應用。

研究團隊另辟蹊徑，從電化學合成技術入手，成功設計出鎳基金屬有機框架材料（Ni-BTA）。這種材料如同精心設計的分子建筑，擁有獨特的層狀結構。其中鎳活性中心與相鄰層的氨基基團巧妙形成“層間氫鍵”，宛如一把精准的“分子鑰匙”，讓材料對電合成過氧化氫的催化能力完美契合理論最優值，不僅保障了反應活性，還能大幅抑制副反應的發生。

“與傳統催化劑依賴金屬中心電子結構不同，我們通過設計材料的分子堆積方式，利用氫鍵等非共價鍵作用力，實現了對催化反應的精准調控。”梁驥介紹。這種別出心裁的“非配位結構調控”策略，為新型電催化材料的研發打開了一扇全新的大門。

測試表明，在中性和鹼性環境中，該催化劑制備過氧化氫的產率遠超同類產品。在人工海水中，制得的過氧化氫質量濃度可快速積累到1%，而在鹼性溶液中則可快速積累到3%，均達到了污染物降解、殺菌等需求的實用標准。例如，利用該材料在生理鹽水中制備過氧化氫僅30分鐘后即可對大腸杆菌等致病菌實現100%的殺滅率，並對毒性有機染料實現快速降解。

“我們的目標是要讓過氧化氫‘即產即用’。”梁驥說。目前團隊正在加速推進工業化進程，力爭早日實現對傳統高污染工藝的替代，為醫療消毒、污水處理等領域帶來全新的“綠色”解決方案。（記者陳曦 通訊員桑志遠 劉曉艷）

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