用于碱土金属过氧化物合成的新型自清洁电极

金属过氧化物（MO2，M=Ca，Sr，Ba）是过氧化氢（H2O2）的替代品。它具有优异的氧化性能、优异的化学稳定性、高纯度，易于储存和运输。它已被广泛应用于废水处理和消毒

中国一个研究小组通过构建具有适当表面改性的高活性催化剂的微/纳米结构，开发了一种新型自清洁电极，实现了碱土金属MO2的高度稳定合成。他们的研究发表在《自然纳米技术》上

目前MO2的主要合成工艺涉及H2O2的快速分解，导致H2O2的利用不足。

在这项由中国科学院宁波材料技术与工程研究所（NIMTE）陆志毅教授领导的研究中，研究人员与上海交通大学贾金平教授合作，提出了一种原位电化学合成工艺，以减少H2O2运输和储存带来的经济损失和爆炸风险

双电子电化学氧还原（2e-ORR）产生的高浓度H2O2可以在电极表面有效地转化为MO2。然而，固体MO2产物严重粘附到电极表面会直接关闭系统

为了减少表面粘附，研究小组构建了一种掺杂镍的含氧碳电极，该电极具有特氟纶涂层（T-NiOC）以及微/纳米结构和低表面能。这大大减少了固液接触面积，促进了原位产生的MO2从自清洁电极表面的快速分离

T-NiOC电极在50mA cm-2的电流密度下显示出约99%的累积选择性和1000多小时的稳定性，用于电化学合成MO2，从而显示出广阔的应用潜力

与H2O2相比，合成的CaO2在四环素的水力空化降解中表现更好

这项工作可以帮助开创和彻底改变其他电化学固态合成反应 More information: Self-cleaning Electrode for Stable Synthesis of Alkaline-earth Metal Peroxides, Nature Nanotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41565-024-01815-x

Journal information: Nature Nanotechnology