光催化微滴H₂O₂反应体系

产率提升35倍

利用微滴界面强电场打破水分子氢键网络，加速质子解离和转移，大幅提升光催化合成过氧化氢的动力学效率。

Yanchi, Yao · 郑勇 · Zhu, Chao · 方齐乐 · Jun, Wang · Lun, Lu · Liu, Renlan · Song, Shuang · 沈意

Applied Catalysis B: Environmental 2027

具体参数

H₂O₂产率

{'zh': '19.09', 'en': '19.09'} mmol h⁻¹ g⁻¹

界面电场强度

{'zh': '1.03e9', 'en': '1.03e9'} V m⁻¹

技术优势

产率飙升35倍

得益于微滴界面电场削弱水分子间氢键，质子解离与供给速度大幅提升，质子耦合电子转移过程显著加速。

界面电场调水结构

微滴内存在的~1.03 × 10⁹ V m⁻¹强电场，通过偶极-电场平行相互作用将水分子重排为更有序的构型，主动削弱氢键网络。

连续喷雾可放大

概念验证装置证明微滴体系可连续运行，有望实现分散式现场H₂O₂生产。

应用场景

• 光催化合成：用微滴电场效应替代传统体相搅拌，突破光催化合成的质子转移瓶颈。
• 人工光合作用：提供太阳能驱动的纯水制H₂O₂新路径，绕过传统依赖牺牲剂或偏压的人工光合体系。
• 绿色制氢：通过加速质子耦合电子转移，将水资源高效转化为高附加值化学品，而非仅产氢。
• 水氧化：微滴中水分子取向有序，削弱氢键网络，有利于水氧化路径中质子的高效解离。
• 太阳能燃料：用阳光和纯水直接生产过氧化氢液态燃料，微型化装置易于分布式部署。