东北师范王长华/张昕彤PNAS：溶液等离子体催化可持续生产H202

主要观点总结

本文报道了一项关于溶液等离子体催化生产高浓度过氧化氢（H2O2）的研究。在研究的40种催化剂材料中，发现碳基材料如C3N4表现优越。重点介绍了CCN催化剂的应用及其通过等离子体催化的方式生成H2O2的机制。该策略具有高效性且有助于可持续发展。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着可持续发展的关注度增加，H2O2因其环保分解特性受到重视。为了减少环境影响，其生产应由水和氧气驱动，利用可再生能源。当前电催化、光催化和超声催化在环保生产H2O2方面虽有一定潜力，但存在挑战。等离子体催化技术展现出提高H2O2产量的潜力。

关键观点2: 研究内容

研究者开发了一种气液固等离子体放电系统，在40种材料中筛选出C3N4作为最佳H2O2生成材料。通过DFT和机器学习筛选，发现氰化修饰的C3N4（CCN）显著提高了H2O2的生成速率。等离子体放电过程中观察到pH缓冲效应，使H2O2的累积浓度在6小时内达到20 mM。

关键观点3: 要点解析

文章详细解析了溶液等离子体催化系统中不同催化剂的性能差异，强调了碳基材料在H2O2生成中的优越性。通过密度泛函理论（DFT）分析，探讨了CN催化剂在等离子体光子激发下生成1O2的能量转移过程和效率。此外，机器学习在功能基修饰CN催化剂中的应用也是研究亮点。

关键观点4: 结果小结

研究发现CCN-2催化剂在溶液等离子体中不仅提高了H2O2的生成效率和能量利用率，还具有良好的稳定性和广泛的pH适应性。系统性地揭示了CCN-2催化剂通过调节pH和促进1O2生成的机制，有效提高了溶液等离子体催化中H2O2的生成效率。

文章预览

第一作者：Shuang Liang、Qi Wu 通讯作者：王长华、张昕彤 通讯单位：东北师范大学 研究背景 1.H2O2的环保优势与生产挑战 ：随着可持续发展的关注度增加，H2O2因其环保分解特性受到重视。为了减少环境影响，其生产应由水和氧气驱动，利用可再生能源。 2.现有催化技术的局限性 ：电催化、光催化和超声催化在环保生产H2O2方面具有潜力，但存在需要添加剂、反应速率低等问题，难以实现高浓度H2O2的无添加剂生产。 3.等离子体催化的潜力与发展方向： 等离子体催化技术通过活化水和氧气生成反应活性物种，有望提高H2O2产量。然而，当前研究主要依赖经验优化，机器学习可助力更高效的催化剂设计。 研究内容 1. 气液固等离子体放电系统开发 ： 研究者开发了一种气液固等离子体放电系统，在40种材料中，C3N4被发现最适合H2O2的生成。 2.CCN催化剂的高效 ………………………………