光催化H₂O₂生产的挑战与前景

摘要

过氧化氢（H₂O₂）是100种最重要的化学品之一，广泛应用于漂白、消毒和合成化学等行业。最近，它被用作直接燃料电池的燃料。当前的H₂O₂生产依赖于苛刻的蒽醌氧化法。从环境、可持续性和经济角度来看，光催化H₂O₂生产是一种更有利的替代方法。该过程需要水和分子氧作为输入，并以阳光为唯一能源。尽管有这些优点，该技术的实际应用仍然具有挑战性。最常见的瓶颈是光催化剂的不足、上坡热力学、缓慢的过程动力学以及竞争性反应和逆向反应。本文讨论了这些局限性，并重点提出了提高效率和选择性的建议观点，旨在为大规模H₂O₂光生产铺平道路。

关键词

热力学 / 动力学 / 逆反应 / 副反应 / 过氧化氢

基金资助

国家科技部重点研发计划(2022YFB3803600); 国家自然科学基金(W2433135,22361142704,22261142666,22202187,U23A20102); 湖北省自然科学基金(2025AFB492); 中国地质大学(武汉)中央高校基本科研业务费专项资金(CUG22061)资助