Sustainable H 2 O 2 production via solution plasma catalysis

催化作用 可再生能源 化学 单线态氧 过氧化氢 氮化碳 制氢 等离子体 环境友好型 化学工程 纳米技术 光催化 材料科学 氧气 有机化学 物理 工程类 生态学 量子力学 电气工程 生物
作者
Shuang Liang,Qi Wu,Changhua Wang,Rui Wang,Dashuai Li,Yanmei Xing,Dexin Jin,He Ma,Yichun Liu,Peng Zhang,Xintong Zhang
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:121 (34)
标识
DOI:10.1073/pnas.2410504121
摘要

Clean production of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) with water, oxygen, and renewable energy is considered an important green synthesis route, offering a valuable substitute for the traditional anthraquinone method. Currently, renewable energy–driven production of H 2 O 2 mostly relies on soluble additives, such as electrolytes and sacrificial agents, inevitably compromising the purity and sustainability of H 2 O 2 . Herein, we develop a solution plasma catalysis technique that eliminates the need for soluble additives, enabling eco-friendly production of concentrated H 2 O 2 directly from water and O 2 . Screening over 40 catalysts demonstrates the superior catalytic performance of carbon nitride interacting with discharge plasma in water. High-throughput density functional theory calculations for 68 models, along with machine learning using 29 descriptors, identify cyano carbon nitride (CCN) as the most efficient catalyst. Solution plasma catalysis with the CCN achieves concentrated H 2 O 2 of 20 mmol L −1 , two orders of magnitude higher than photocatalysis by the same catalyst. Plasma diagnostics, isotope labeling, and COMSOL simulations collectively validate that the interplay of solution plasma and the CCN accounts for the significantly increased production of singlet oxygen and H 2 O 2 thereafter. Our findings offer an efficient and sustainable pathway for H 2 O 2 production, promising wide-ranging applications across the chemical industry, public health, and environmental remediation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
提米橘发布了新的文献求助50
1秒前
1秒前
孟惜儿完成签到,获得积分10
2秒前
玲玲发布了新的文献求助30
3秒前
3秒前
原野发布了新的文献求助10
4秒前
Hyy发布了新的文献求助20
6秒前
6秒前
6秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得20
7秒前
7秒前
午见千山应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
午见千山应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
枫枫829完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
纯真井完成签到,获得积分20
9秒前
10秒前
CipherSage应助TIGun采纳,获得10
10秒前
cuizaixu发布了新的文献求助10
11秒前
研友_VZG7GZ应助小样采纳,获得10
11秒前
12秒前
13秒前
14秒前
15秒前
MES发布了新的文献求助10
17秒前
莹66发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
ppp发布了新的文献求助20
19秒前
19秒前
伶俐的绿柳完成签到,获得积分10
19秒前
高分求助中
中央政治學校研究部新政治月刊社出版之《新政治》(第二卷第四期) 1000
Hopemont Capacity Assessment Interview manual and scoring guide 1000
Classics in Total Synthesis IV: New Targets, Strategies, Methods 1000
Mantids of the euro-mediterranean area 600
【港理工学位论文】Telling the tale of health crisis response on social media : an exploration of narrative plot and commenters' co-narration 500
Mantodea of the World: Species Catalog Andrew M 500
Insecta 2. Blattodea, Mantodea, Isoptera, Grylloblattodea, Phasmatodea, Dermaptera and Embioptera 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 内科学 物理 纳米技术 计算机科学 基因 遗传学 化学工程 复合材料 免疫学 物理化学 细胞生物学 催化作用 病理
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3434089
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3031323
关于积分的说明 8941651
捐赠科研通 2719262
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1491703
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 689427
邀请新用户注册赠送积分活动 685580