通过模拟氧化酶催化作用，调节界面微环境与催化剂以实现高效过氧化氢的合成

《Materials Horizons》：Interfacial microenvironment and catalyst modulation for efficient hydrogen peroxide synthesis via mimicking oxidase catalysis

本研究通过构建气-液-固三相反应系统，显著提升氧气传递效率，并设计Au93Pt7-TiO2纳米催化剂，实现温和条件下高效过氧化氢合成，产率达4.43 mmol g?1 h?1，催化性能提升5倍。

　　

通过模拟甲酸氧化酶催化作用的纳米催化剂驱动的双电子氧还原反应，是一种在温和条件下无需光照或电能即可合成H₂O₂的有前景的方法。然而，在传统的反应体系中，纳米催化剂的活性以及H₂O₂的产率通常受到反应物O₂在水中的扩散速率慢和溶解度低的限制。因此，开发一种能够解决O₂不足问题、有助于探索催化剂内在活性并最大化其催化性能的高效催化体系至关重要。在本研究中，我们结合界面微环境和材料调控技术，构建了一种气-液-固三相反应体系，该体系能够通过气相将O₂快速输送到反应区域，并制备了一系列Au_xPt_100?x–TiO₂纳米催化剂以实现高效的H₂O₂生成。我们建立了一个理论模型来模拟不同反应条件下的O₂浓度。实验结果表明，三相体系中的界面O₂浓度远高于传统的固-液两相体系。该三相体系最大化了不同催化剂之间的性能差异，并使我们发现Au₉₃Pt₇–TiO₂催化剂在温和条件下具有最高的H₂O₂产率（4.43 mmol g^?1 h^?1）。界面结构与催化剂之间的协同效应使得H₂O₂的产率提高了5倍。