Nat. Nanotechnol: Разработан самоочищающийся электрод для синтеза пероксидов

Пероксиды металлов — MO₂, M=Ca, Sr, Ba — могут заменить пероксид водорода H₂O₂. Они обладают хорошими окислительными свойствами, стабильны, имеют высокую чистоту.

А еще их легко хранить и транспортировать. Такие вещества используют для очистки и дезинфекции сточных вод.

Ученые из Китая создали новый самоочищающийся электрод с микро- и наноструктурой. Это позволило достичь стабильного синтеза пероксидов щелочноземельных металлов. Сейчас эти вещества получают при быстром разложении H₂O₂, но этот процесс не позволяет полностью использовать перекись водорода.

Профессор Лу Чжии из Нинбоского института технологии и инженерии материалов Китайской академии наук вместе с профессором Цзя Цзиньпином из Шанхайского университета Цзяотун провели исследование. Они предложили новый процесс электрохимического синтеза, чтобы уменьшить экономические потери и риск взрыва при транспортировке и хранении H₂O₂.

В результате двухэлектронного электрохимического восстановления кислорода образуется высококонцентрированная H₂O₂, которую можно преобразовать в MO₂ на поверхности электрода. Но если твердый продукт MO₂ сильно прилипает к поверхности электрода, это может привести к отключению системы.

Исследователи создали электрод с тефлоновым покрытием (T-NiOC), состоящий из оксидированного углерода, легированного никелем. У него микро-/наноструктура и низкая поверхностная энергия. Это позволило уменьшить площадь контакта твердого тела с жидкостью и способствовало быстрому отрыву генерируемого вещества от поверхности электрода.

Электрод T-NiOC показал высокую селективность (около 99%) и стабильность в течение более 1000 часов при плотности тока 50 мА см^-2. Это демонстрирует его большой потенциал применения для электрохимического синтеза MO₂.

Синтезированный CaO₂ лучше, чем H₂O₂, разлагает тетрациклин с помощью гидродинамической кавитации.

Эта работа может стать основой для других реакций электрохимического твердофазного синтеза.

Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

28.10.2024