過氧化氫(俗稱“雙氧水”)是重要的綠色氧化劑，在半導體、化工、水處理、環境修復等領域應用廣泛，市場按需、分佈式製備需求持續增長。然而，當前工業主流的蒽醌法工藝複雜、能耗高、依賴集中式生產，存在儲運成本高、無法現產現用等短板，很難做到“現產現用”。

基於2e⁻ ORR的電合成技術，也就是用電來“造”雙氧水被認為是一條“綠色路徑”，其中無膜反應器結構簡單、傳質高效，應用前景廣闊。但該體系長期面臨核心瓶頸：陰極生成的過氧化氫易遷移至陽極被二次氧化分解，形成無效循環，也就是一邊剛把雙氧水造出來，另一邊又會將其分解，“邊生產邊損耗”的問題導致大幅降低產物淨產率，制約技術規模化落地。

針對該難題，清華大學深圳國際研究生院張正華團隊研發了仿生弱吸附陽極界面，有效減少了過氧化氫陽極吸附與分解，同時保障了體系長期電化學穩定性。

據悉，該團隊長期致力於相關領域研究，此前還曾獲得《麻省理工科技評論雜誌》的報道。

本研究結合實驗測試與理論模擬，揭示了界面改性的調控機制，系統驗證了該技術的運行穩定性與產業化潛力。該成果為無膜電合成過氧化氫提供了全新的陽極設計思路與工程化方案，有效突破產率瓶頸，助力綠色、分佈式、現產現用的過氧化氫製備技術工業化推廣。

10月1日，該研究工作以“弱吸附超疏水陽極實現無膜系統過氧化氫高效電合成”(Weak-adsorption superhydrophobic anode enables high-yield membrane-free hydrogen peroxide electrosynthesis)為題，在線發表在國際期刊《化學·催化》(Chem Catalysis)上。張正華為通訊作者，清華大學深圳國際研究生院2022級博士生紀冰璇為論文第一作者。本研究工作得到國家自然科學基金項目、深圳市基礎研究計劃項目、廣東省傑出青年基金項目和廣東省重點基金等項目的資助。

另外，今年的前期工作還在國際期刊《自然·通訊》(Nature Communications)期刊發表題為“通過界面調節和梯度潤濕性工程實現工業H2O2電合成的自呼吸電極”(A self-breathing electrode enabled by interface regulation and gradient wettability engineering for industrial H2O2 electrosynthesis)的研究論文，浙江大學教授葉章穎、張正華為論文共同通訊作者。

圖. 中心公園景觀湖的水環境提升效果

此外，團隊還進一步構建了雙氧水原位製備的一體化設備，以中心公園景觀湖為對象，開展了城市景觀水體原位治理工程驗證，顯著改善了公園景觀湖的生態和水質。