过氧化氢（H2O2）是一种关键的绿色氧化剂，其应用范围广泛，涵盖化学合成、消毒以及水处理等多个领域。传统的H2O2生产主要依赖于蒽醌法，这一方法存在能耗大、环境影响和安全风险等问题。近年来，电催化两电子氧还原反应（2e⁻ORR）被视为一种可持续的H2O2生产途径，但在海水电解过程中，高浓度的Cl⁻离子以及竞争性的四电子氧还原反应（4e⁻ORR）限制了其应用。因此，研发高效且稳定的海水电催化剂成为了研究的关键。
图1《Nature Sustainability》期刊刘超研究员、余承忠教授团队科研成果
近日，华东师范大学化学与分子工程学院刘超研究员、余承忠教授及其团队在Nature Sustainability期刊发表题为“Stable and high-yield hydrogen peroxide electrosynthesis from seawater”的研究论文，为海水中过氧化氢的长期稳定生产提供了新的可行方案。
团队设计了一种基于NiPS3纳米片的高性能电催化剂，该设计能实现从海水中高效生产过氧化氢。得益于催化剂独特的组成和结构，NiPS3纳米片在海水条件下表现出优异的两电子氧还原选择性、活性、H₂O₂产率及超过1000小时的长期稳定性。该海水电催化系统不仅可实现固态H₂O₂的规模化合成，还能通过生物质串联氧化反应生成有机酸，并且可以直接利用产生的H₂O₂作为杀菌剂。此外，该系统还可进一步与光伏技术集成，为将海水可持续转化为高附加值产品开辟了新途径。
图2 NiPS3纳米片的结构表征。
华东师范大学公共创新服务平台电镜中心为该研究成果提供了关键显微分析支持。电镜中心使用场透射电子显微镜对NiPS3纳米片的形态与结构展开全面研究：通过选区电子衍射和高分辨率电镜图像，成功解析其单晶结构及晶体取向；借助能谱分析，证实Ni、P、S元素在材料中均匀分布，为材料合成的成功提供了直接证据。这些分析结果清晰呈现了NiPS3的微观结构特征，为深入研究该材料的“结构—性能”关系奠定了关键基础。
华东师范大学电镜中心始建于1972年，经过40多年的不断建设和发展，现已成为公共创新服务平台的重要组成部分，目前配备有FIB双束电镜、3View热场扫描电镜和球差校正透射电镜等一批国际一流电镜设备，以及与之配套的制样设备。电镜中心是以分析电镜为特色，具有独立、完善的研究和表征设备体系的大型综合电镜平台，可为生命科学、材料科学、凝聚态物理、化学等学科提供高水准的微结构表征测试服务，欢迎校内外师生咨询测试！
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论文链接：www.nature.com/articles/s41893-025-01538-4
供稿人：齐瑞娟 核稿人：张威