宁波材料所提出新型碱土金属过氧化物合成路线

日期： 2024-11-20

浏览次数: 25

来源：中国科学院

碱土金属过氧化物（MO2）包括CaO2、SrO2和BaO2。MO2作为过氧化氢（H2O2）的衍生物，具有强氧化性；而作为固体物质，相比于H2O2，MO2具有更稳定的化学性质，在漂白、废水处理、消毒和精细化学品合成等领域应用广泛。目前，工业上主要采用高浓度H2O2与碱土金属氢氧化物反应来生产MO2。这种传统的化学合成方法存在原料运输危险、生产成本高、产物纯度低等问题，制约了MO2的普及与发展。

近些年来，为避免高浓度H2O2运输和储存引起的风险，科研人员提出了电化学在线生产的方法。这一方法利用电化学二电子氧还原反应（2e- ORR）在线生产H2O2，无需运输即可直接用于化学合成MO2。然而，电化学合成的H2O2在累积过程中易发生自分解反应，导致生产效率较低。

近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员陆之毅与副研究员徐雯雯，提出了新型的MO2合成路线。该合成路线利用2e- ORR电极表面实时产生的高浓度H2O2与电解液中的M2+（Ca2+、Sr2+、Ba2+等）反应，原位合成MO2固体。而该路线的难点在于原位合成的固体MO2产物易粘附在电极表面，导致电极失效。针对粘附问题，研究在电极的基底表面构建微纳米结构并调节表面能，使催化电极（T-NiOC）获得自清洁能力，即电极表面原位生成的固体产物自动脱离电极表面。研究表明，T-NiOC电极表面存在丰富的固-液-气三相接触位点，能够形成空气阻隔层，进而隔绝固体产物与电极的直接接触。同时，微纳米结构可以进一步减小固体产物与电极的接触面积，使部分附着的MO2产物可在其自身重力的作用下快速脱离电极表面，从而实现MO2产物在反应体系中连续、高效地合成与分离。实验结果表明，T-NiOC可同时实现超高的累积法拉第效率和长时间稳定性，并能够合成多种高纯度的MO2。其中，CaO2纯度达到98.3%，BaO2纯度为98%，SrO2纯度为93%。

上海交通大学教授贾金平团队作为合作团队，验证了该路线原位合成的CaO2产品。结果发现，在水力空化的作用下，240min后CaO2产品对水体污染物四环素的降解率可达93.6%，降解效果高于H2O2，证实了CaO2产品在废水处理中的应用价值。

该研究提出了新型的电化学原位合成MO2的路线，设计并制备了具有自清洁能力的氧阴极，避免了固体产物在电极表面的粘附，合成了多种MO2。这一合成路线解决了电化学法合成固体化学品路线中的固体产物粘附及分离问题，为相应的电极发展带来了启示。

相关研究成果以Self-cleaning Electrode for Stable Synthesis of Alkaline-earth Metal Peroxides为题，发表在《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。研究工作得到国家自然科学基金以及浙江省、宁波市的支持。

上一篇：单原子钡助剂对氨分解的非贵金属催化剂有极大的增强作用下一篇：我校陈大钦教授课题组在钙钛矿背光显示材料研究中取得进展

Hot News / 相关推荐

南京大学团队：“燃气蒸汽联合循环机组全工况超低排放催化技术研究与应用”项目取得突破

2025 - 10 - 29

点击次数: 21

来源：中国稀土网近日，中国稀土学会理事、催化专业委员会委员、南京大学董林教授团队联合大唐南京热电有限责任公司攻坚的“燃气蒸汽联合循环机组全工况超低排放催化技术研究与应用”科技项目取得圆满成功。该项目成功破解了燃机在启停、低负荷等复杂工况下氮氧化物排放控制的行业瓶颈，标志着我国在燃气发电环保领域取得了新进展。面对机组启停及低负荷阶段出现的剧烈温度波动、高空速、高湿度等极端复杂工况，董林教授团队充分发...

白云鄂博矿产资源开发利用实现三项技术突破

2025 - 10 - 29

点击次数: 22

来源：中国稀土网近日，包钢集团矿山研究院科研团队传来捷报，依托包钢集团重点科研项目与深地科技国家重大专项，针对白云鄂博复杂共伴生矿开发难题，科研团队在铌资源精细化利用领域取得“快速检测、精准定位、质量预报”三大技术突破，对增强国家战略资源安全保障能力具有积极意义。快速检测“CT扫描仪”为破解白云鄂博复杂共伴生矿在采矿作业过程中存在的传统理化分析时间长、指导现场生产不及时等问题，科研团队成立多元素快...

巴西坎波格兰德稀土矿等项目进展

2025 - 10 - 28

点击次数: 32

来源：中国稀土网 1、埃奎诺克斯资源公司（Equinox Resources）在巴西的坎波格兰德项目（Campo Grande）钻探证实一个浅部稀土成矿系统。中段钻探在1米深处见矿14米，总稀土氧化物（TREO）品位0.4022%，磁体稀土氧化物（MREO）占比为26%。北部钻探在45米深处见矿15米，TREO品位0.3268%，MREO占比21%。该矿临近巴西稀土公司（Brazilian Ra...

内蒙古自治区工信厅召开三季度全区重点工业行业经济运行座谈会

2025 - 10 - 27

点击次数: 52

来源：中国稀土网10月22日，内蒙古自治区工信厅副厅长杨茂盛主持召开三季度全区重点工业行业经济运行座谈会，围绕当前各重点行业发展形势、前三季度运行情况、存在的问题及对全年走势的判断展开交流，研究推动行业高质量发展相关工作。会上，自治区钢铁有色金属工业协会、有色金属产业促进会、稀土行业协会、水泥协会、石油和化学工业协会、氟硅产业促进会、氯碱行业协会、现代煤化工产业链促进会、光伏装备产业促进会、低空经...