Electrode Fouling by Gas Bubbles Enables Catalyst-Free Hydrogen Peroxide Synthesis

化学 过氧化氢 结垢 催化作用 电极 化学工程 有机化学 物理化学 生物化学 工程类
作者
Xiaoxue Song,Yangyang Wan,Qian Yang,Jianze Zhang,Yuqiao Zhang,Zhongti Sun,Shun Li,Jianming Zhang,Xinxing Zhang,Simone Ciampi,Long Zhang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (26): 22864-22872 被引量:14
标识
DOI:10.1021/jacs.5c05286
摘要

Hydrogen peroxide (H2O2) is an essential chemical for environmental remediation, chemical synthesis, and energy storage, yet conventional synthetic methods are energy-intensive and environmentally taxing. Herein, we report a catalyst-free strategy for H2O2 synthesis by exploiting the gas-liquid-solid triple phase boundary formed at bubble-pinned porous carbon electrodes. The process involves three key mechanisms: (i) hydroxide anions enrichment in the electric double layer reduces the energy barrier for their oxidation to hydroxyl radicals, (ii) the hydrophobic bubble interface suppresses overoxidation, favoring the two-electron water oxidation pathway, and (iii) oxygen molecules capture electrons from previous steps to form H2O2. Density functional theory calculations indicate a 30% reduction in work function at the bubble-pinned interface compared to bubble-free counterparts, which thermodynamically promotes the electrochemical oxidation of hydroxide anions. Experiments verify that both water and oxygen are involved in H2O2 generation, and mechanistic details are confirmed by trapping different radical intermediates. This study demonstrates an efficient and sustainable alternative for H2O2 production, advancing interface-driven and catalyst-free chemistry.
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
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
刚刚
康康小白杨完成签到 ,获得积分10
刚刚
老王完成签到,获得积分10
刚刚
科研通AI6.2应助章1采纳,获得10
刚刚
情怀应助西瓜采纳,获得10
刚刚
英俊的铭应助章1采纳,获得10
刚刚
今天也不想搬砖完成签到,获得积分10
刚刚
隐形曼青应助娜娜采纳,获得10
刚刚
上官若男应助负责的鸵鸟采纳,获得10
1秒前
宗铁强发布了新的文献求助10
1秒前
科研通AI6.4应助ranran采纳,获得10
1秒前
李健的小迷弟应助ranran采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
心焱发布了新的文献求助10
2秒前
小欢发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
Yoki完成签到,获得积分10
3秒前
彭于晏应助叙温雨采纳,获得10
3秒前
ll发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
深情安青应助活力尔竹采纳,获得10
5秒前
浅浅完成签到 ,获得积分10
5秒前
wxy发布了新的文献求助10
6秒前
strategy完成签到 ,获得积分10
6秒前
阳6完成签到 ,获得积分10
6秒前
小马甲应助theDai采纳,获得10
6秒前
顺利毕业发布了新的文献求助30
6秒前
glory完成签到,获得积分10
6秒前
默默发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
turbo发布了新的文献求助20
7秒前
科研通AI6.3应助chenjzhuc采纳,获得30
7秒前
大鱼大鱼完成签到,获得积分10
8秒前
小石榴爸爸完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
6666发布了新的文献求助10
8秒前
科研通AI6.4应助竹小春采纳,获得10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Burger's Medicinal Chemistry, Drug Discovery and Development, Volumes 1 - 8, 8 Volume Set, 8th Edition 1800
Cronologia da história de Macau 1600
Netter collection Volume 9 Part I upper digestive tract及Part III Liver Biliary Pancreas 3rd 2024 的超高清PDF,大小约几百兆,不是几十兆版本的 1050
Current concept for improving treatment of prostate cancer based on combination of LH-RH agonists with other agents 1000
Research Handbook on the Law of the Sea 1000
Contemporary Debates in Epistemology (3rd Edition) 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 细胞生物学 基因 电极 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6169192
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7996659
关于积分的说明 16632092
捐赠科研通 5274201
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2813641
邀请新用户注册赠送积分活动 1793373
关于科研通互助平台的介绍 1659321