Sustainable H 2 O 2 production via solution plasma catalysis

催化作用 可再生能源 化学 单线态氧 过氧化氢 氮化碳 制氢 等离子体 环境友好型 化学工程 纳米技术 光催化 材料科学 氧气 有机化学 物理 工程类 生态学 量子力学 电气工程 生物
作者
Shuang Liang,Qi Wu,Changhua Wang,Rui Wang,Dashuai Li,Yanmei Xing,Dexin Jin,He Ma,Yichun Liu,Peng Zhang,Xintong Zhang
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:121 (34) 被引量:5
标识
DOI:10.1073/pnas.2410504121
摘要

Clean production of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) with water, oxygen, and renewable energy is considered an important green synthesis route, offering a valuable substitute for the traditional anthraquinone method. Currently, renewable energy–driven production of H 2 O 2 mostly relies on soluble additives, such as electrolytes and sacrificial agents, inevitably compromising the purity and sustainability of H 2 O 2 . Herein, we develop a solution plasma catalysis technique that eliminates the need for soluble additives, enabling eco-friendly production of concentrated H 2 O 2 directly from water and O 2 . Screening over 40 catalysts demonstrates the superior catalytic performance of carbon nitride interacting with discharge plasma in water. High-throughput density functional theory calculations for 68 models, along with machine learning using 29 descriptors, identify cyano carbon nitride (CCN) as the most efficient catalyst. Solution plasma catalysis with the CCN achieves concentrated H 2 O 2 of 20 mmol L −1 , two orders of magnitude higher than photocatalysis by the same catalyst. Plasma diagnostics, isotope labeling, and COMSOL simulations collectively validate that the interplay of solution plasma and the CCN accounts for the significantly increased production of singlet oxygen and H 2 O 2 thereafter. Our findings offer an efficient and sustainable pathway for H 2 O 2 production, promising wide-ranging applications across the chemical industry, public health, and environmental remediation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
我要读博士完成签到 ,获得积分10
1秒前
吃吃吃不敢吃完成签到 ,获得积分10
2秒前
Hello应助陈俊超采纳,获得10
3秒前
美梦成真完成签到 ,获得积分10
6秒前
张天宝真的爱科研完成签到,获得积分10
6秒前
张张完成签到 ,获得积分10
10秒前
13秒前
zhangsan完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
O_O完成签到 ,获得积分10
13秒前
羽冰酒完成签到 ,获得积分10
13秒前
yuan1226完成签到 ,获得积分10
14秒前
无情颖完成签到 ,获得积分10
14秒前
居居侠完成签到 ,获得积分10
17秒前
陈俊超发布了新的文献求助10
18秒前
猫小乐C发布了新的文献求助10
18秒前
NaHe完成签到 ,获得积分10
24秒前
平方完成签到,获得积分10
25秒前
27秒前
学术裁缝完成签到,获得积分10
30秒前
32秒前
猫小乐C完成签到,获得积分10
34秒前
来了来了完成签到 ,获得积分10
34秒前
34秒前
xdd完成签到 ,获得积分10
38秒前
尤瑟夫完成签到 ,获得积分10
39秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
42秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
42秒前
42秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
42秒前
43秒前
wisher完成签到 ,获得积分10
44秒前
zikk233完成签到 ,获得积分10
44秒前
滴答滴完成签到 ,获得积分10
47秒前
早日毕业脱离苦海完成签到 ,获得积分10
47秒前
宋相甫发布了新的文献求助10
50秒前
野椒搞科研完成签到,获得积分10
54秒前
56秒前
沉默的友安完成签到 ,获得积分10
59秒前
lrr发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
Pipeline and riser loss of containment 2001 - 2020 (PARLOC 2020) 1000
哈工大泛函分析教案课件、“72小时速成泛函分析:从入门到入土.PDF”等 660
Comparing natural with chemical additive production 500
The Leucovorin Guide for Parents: Understanding Autism’s Folate 500
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 500
A Manual for the Identification of Plant Seeds and Fruits : Second revised edition 500
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.) 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5212260
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4388486
关于积分的说明 13663975
捐赠科研通 4248949
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2331279
邀请新用户注册赠送积分活动 1328982
关于科研通互助平台的介绍 1282336