在工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中，過氧化氫（雙氧水）的應用極為廣泛，涉及造紙漂白、醫(yī)療消毒、廢水處理等多個領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)蒽醌法制備工藝依賴高溫高壓條件，能耗高且存在安全隱患，亟需更環(huán)保、高效的替代方案。近期，清華大學研究團隊在《能源與環(huán)境科學》發(fā)表論文，提出了一種基于木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化的新型過氧化氫制備技術(shù)，該技術(shù)利用空氣供氧和生物質(zhì)自供電系統(tǒng)，實現(xiàn)了安全、低能耗的分布式生產(chǎn)。  

上海國際環(huán)保展了解到，木質(zhì)素是自然界中儲量豐富的天然高分子聚合物，廣泛存在于植物細胞壁中，每年全球工業(yè)木質(zhì)素產(chǎn)量高達數(shù)千萬噸，但大多作為廢棄物未被充分利用。研究團隊創(chuàng)新性地將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為多孔碳基催化劑，大幅提升了電解效率。實驗數(shù)據(jù)顯示，該催化體系的雙氧水產(chǎn)率可達11812毫摩爾/克/小時，電子利用率超過95%，展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。 ?

該技術(shù)的核心在于自供電系統(tǒng)的構(gòu)建。研究團隊采用木質(zhì)素燃料電池作為能量來源，通過電化學氧化木質(zhì)素釋放電子，驅(qū)動電解池運行，而陰極則利用空氣中的氧氣參與反應，實現(xiàn)雙氧水的持續(xù)生成。整個系統(tǒng)無需外部電源，僅需通入空氣即可運行，大幅降低了能耗與設備復雜度。  

上海國際環(huán)保展了解到，相較于傳統(tǒng)蒽醌法，這一新工藝具有顯著優(yōu)勢：首先，反應在常溫常壓下進行，避免了高溫高壓帶來的安全風險；其次，無需依賴氫氣作為原料，進一步降低了生產(chǎn)過程中的安全隱患；此外，該技術(shù)可實現(xiàn)雙氧水的原位生產(chǎn)，減少運輸和儲存環(huán)節(jié)的成本與風險，尤其適用于分布式應用場景。 ?

盡管該技術(shù)前景廣闊，但實際應用仍面臨若干挑戰(zhàn)。例如，堿性電解液中的雙氧水分離效率有待提升，木質(zhì)素燃料電池的長期穩(wěn)定性需進一步優(yōu)化，同時還需開發(fā)適用于復雜環(huán)境的便攜式設備。研究團隊表示，未來將重點突破這些技術(shù)瓶頸，并探索生物質(zhì)燃料電池在能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的更廣泛應用。  

該研究的突破不僅為雙氧水綠色生產(chǎn)提供了新思路，也為生物質(zhì)資源的高值化利用開辟了新途徑。隨著技術(shù)的不斷完善，未來或可實現(xiàn)“以生物質(zhì)驅(qū)動生產(chǎn)”的可持續(xù)化工模式，推動工業(yè)體系向低碳化、分布式方向轉(zhuǎn)型。

文章來源：科技日報