近日，天津大學對外宣布，該校材料與(yu) 工程學院梁驥教授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的高效合成，且有望實現“即產(chan) 即用”。相關(guan) 研究發表於(yu) 期刊《自然·通訊》。

過氧化氫作為(wei) 重要的氧化劑和消毒劑，廣泛應用於(yu) 化工、醫療和環保領域，2024年全球需求量高達600萬(wan) 噸。然而，目前95%的過氧化氫依賴高能耗的蒽醌法生產(chan) ，不僅(jin) 存在安全隱患，還會(hui) 造成環境汙染。開發綠色、高效、可持續的過氧化氫合成方法是科學界和工業(ye) 界的共同目標。其中，電化學合成技術能直接利用氧氣和水生成過氧化氫，可在常溫常壓下生產(chan) ，有望實現過氧化氫“即產(chan) 即用”的理想目標。但長期以來，催化劑在中性和堿性環境中活性低、選擇性差、穩定性不足，製約了該技術的實際應用。

為(wei) 解決(jue) 上述難題，梁驥團隊研發了一種鎳基金屬有機框架材料。該材料具有獨特的層狀結構，使鎳活性中心與(yu) 相鄰層的氨基基團形成“層間氫鍵”。該效應猶如一把“分子鑰匙”，使該材料對於(yu) 電合成過氧化氫的催化能力精準匹配理論最優(you) 值，既保證了反應活性，又大幅抑製了副反應發生。與(yu) 傳(chuan) 統催化劑依賴金屬中心電子結構調控不同，研究團隊通過設計材料的分子堆積方式，利用氫鍵等非共價(jia) 鍵作用力，實現了對催化反應的精準調控。這種“非配位結構調控”策略為(wei) 新型電催化材料的研發提供了嶄新的思路，未來可拓展應用於(yu) 更多化學反應體(ti) 係。

測試表明，在中性和堿性環境中，該催化劑製備過氧化氫的產(chan) 率遠超同類產(chan) 品。在人工海水中，該催化劑製得的過氧化氫質量濃度可快速積累到1%，而在堿性溶液中則可快速積累到3%，均達到了汙染物降解、殺菌等需求的實用標準。例如，利用該材料在生理鹽水中製備過氧化氫僅(jin) 30分鍾後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。

這種新型催化劑，不僅(jin) 有望破解傳(chuan) 統生產(chan) 工藝高能耗、高汙染難題，還在中性和堿性環境以及複雜水質中展現出良好的適用性。目前，研究團隊正在優(you) 化製備工藝，推動技術從(cong) 實驗室走向工業(ye) 化生產(chan) 線，力爭(zheng) 早日實現對傳(chuan) 統高汙染工藝的替代，助力綠色化工目標實現。