能源消耗需求、化石燃料的有限供應(yīng)以及能源生產(chǎn)行業(yè)造成的污染，面對(duì)這些挑戰(zhàn)，科學(xué)家們尋找新的、更具成本效益和更環(huán)保的發(fā)電解決方案。目前的大部分能源都遠(yuǎn)非環(huán)保。在這種情況下，乍一看，電化學(xué)輔助化學(xué)物質(zhì)的產(chǎn)生不會(huì)被懷疑在該領(lǐng)域具有任何巨大的應(yīng)用潛力。

一種有前景的化合物是過(guò)氧化氫 (H 2 O 2)的無(wú)碳分子，具有強(qiáng)氧化和漂白特性。我們大多數(shù)人都記得 3-6% H 2 O 2用于消毒應(yīng)用：皮膚消毒以防止小傷口感染。然而，作為氧化劑，過(guò)氧化氫在紙漿、造紙和紡織工業(yè)中應(yīng)用廣泛；它還用于除臭，例如作為污水和飲用水處理中氯的替代品。

盡管 H 2 O 2溶液很受歡迎且可用，但不再推薦使用 H 2 O 2溶液來(lái)治療尖端傷口。然而，過(guò)氧化氫被用于液體燃料火箭、衛(wèi)星甚至魚(yú)雷的推進(jìn)劑。它還可以用作燃料電池中的燃料或氧化劑，盡管其生產(chǎn)遠(yuǎn)非可持續(xù)和綠色。通常，這種化合物的生產(chǎn)需要使用危險(xiǎn)化學(xué)品，這使得 H 2 O 2的工業(yè)規(guī)模合成成為一項(xiàng)全球性挑戰(zhàn)。因此，需要為其生成的新解決方案。

近日，波蘭科學(xué)院物理化學(xué)研究所的科學(xué)家們由教授領(lǐng)導(dǎo)。Marcin Opallo，與教授合作。洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的 Hubert H. Girault 報(bào)告了關(guān)于通過(guò)氧還原反應(yīng) (ORR) 在兩種液體之間的邊界（如水-油界面）生成過(guò)氧化氫的詳細(xì)研究。第一種是酸性水溶液，第二種是僅由離子組成的與水不混溶的溶劑：所謂的室溫離子液體。在他們的報(bào)告中，Justyna Kalisz，他們將他們的數(shù)據(jù)與在通常具有小得多的粘度的分子溶劑形成的界面處獲得的結(jié)果進(jìn)行了比較。

研究人員指出，溶劑效應(yīng)可能有助于理解H 2 O 2 的生成機(jī)制。比較由十三種離子液體和粘度相差三個(gè)數(shù)量級(jí)的分子溶劑形成的油水界面的數(shù)據(jù)，他們得出結(jié)論，控制 H 2 O 2生成效率的不是反應(yīng)物傳輸而是 ORR 動(dòng)力學(xué)。他們還發(fā)現(xiàn)，對(duì)于離子液體和分子溶劑，伴隨著來(lái)自溶解在油相中的供體的電子轉(zhuǎn)移的界面離子轉(zhuǎn)移是不同的。

在這項(xiàng)工作中，我們已經(jīng)證明離子液體的類型會(huì)影響油水界面O 2還原為H2O2的速率，發(fā)現(xiàn)當(dāng)離子液體由較少疏水性陽(yáng)離子組成時(shí)，H2O2 的生成效率更高，奧帕洛教授聲稱。

他補(bǔ)充說(shuō)，我們還證明，應(yīng)用由碳粉和離子液體制備的糊劑作為油相可以實(shí)現(xiàn)電子供體的電化學(xué)再生，從而提高界面反應(yīng)效率。

過(guò)氧化氫的產(chǎn)生用掃描電化學(xué)顯微鏡（SECM）進(jìn)行了研究。該技術(shù)允許局部確定界面反應(yīng)的電活性產(chǎn)物的濃度，此處為 H2O2。一個(gè)電極（直徑為幾十微米）慢慢接近界面，記錄在SECM探針尖端對(duì)應(yīng)于氧化過(guò)程的電流。反應(yīng)效率是根據(jù)電流與液-液界面的距離作為時(shí)間的函數(shù)的依賴性來(lái)估計(jì)的。

Opallo 教授評(píng)論說(shuō)，根據(jù) SECM 數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)凈過(guò)程受氧還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制。值得注意的是，離子液體的高粘度允許應(yīng)用糊狀物（由碳粉和碳粉制備）。作為油相用于電子供體的電化學(xué)再生，以提高界面反應(yīng)效率。在這方面，所研究的系統(tǒng)可以被視為均相氧化還原催化的一個(gè)例子。

ChemPhysChem雜志上報(bào)道的這項(xiàng)研究揭示了液-液界面反應(yīng)的復(fù)雜性。與電極-溶液界面相反，所研究的界面具有自愈性且不易污染。它在化學(xué)品生產(chǎn)方面的應(yīng)用仍處于起步階段，但它可能具有廣闊的前景。除了過(guò)氧化氫，主要由光驅(qū)動(dòng)的氫氣產(chǎn)生是另一個(gè)例子。