Peroxyde d'hydrogène (H 2 O 2 ) a trouvé de nombreuses applications dans l'industrie moderne, notamment en agissant comme oxydant vert dans les désinfectants, agents de blanchiment, agents désinfectants, synthèse chimique, et même en tant que vecteur d'énergie potentiel. Un nouveau catalyseur, qui permet la génération sur site de H 2 O 2 a été développé. Il a attiré beaucoup d'attention dans les universités et l'industrie en tant que rapide, méthode simple et peu coûteuse pour produire H 2 O 2 , qui est en demande constante.

Une équipe de recherche, dirigé par le professeur Jong-Beom Baek de l'École d'ingénierie énergétique et chimique de l'UNIST a développé un catalyseur électrochimique à haute efficacité à base de carbone destiné à produire H 2 O 2 . Parce qu'il est à base de carbone, il est peu coûteux et ne nécessite aucun processus compliqué, et permet ainsi la production sur site de H 2 O 2 . Cette étude est particulièrement significative car elle a également identifié les sites actifs où se produisent les réactions catalytiques.

Peroxyde d'hydrogène (H 2 O 2 ), couramment utilisé comme désinfectant en pharmacie, est un oxydant écologique utilisé comme réglisse dans divers procédés industriels. En outre, les piles à combustible à hydrogène utilisées dans les véhicules électriques peuvent être utilisées à la place de l'hydrogène, et la demande devrait augmenter rapidement à l'avenir. Cependant, le procédé à l'anthraquinone, qui produit du peroxyde d'hydrogène, est complexe, grand, et consomme beaucoup d'énergie. Par conséquent, il y a un coût de transport et de stockage du peroxyde d'hydrogène produit jusqu'au site, et il y a aussi un problème de gestion du peroxyde d'hydrogène très réactif à forte concentration.

L'équipe de recherche s'est concentrée sur la méthode électrochimique comme méthode de production de peroxyde d'hydrogène pour remplacer le procédé à l'anthraquinone. Il s'agit d'induire une réduction de l'oxygène en peroxyde d'hydrogène en développant des catalyseurs à haut rendement basés sur des matériaux carbonés peu coûteux. Ils ont synthétisé le catalyseur en attachant des groupes fonctionnels tels que la quinone, éther, et du carbonyle aux matériaux à base de carbone minces tels que le graphène. Par conséquent, il a réussi à synthétiser un catalyseur avec un rendement élevé de 97,8%.

L'étude a également identifié le site actif exact où la réaction catalytique a lieu. Le matériau à base d'oxyde de carbone précédemment rapporté comme catalyseur générant du peroxyde d'hydrogène contient divers groupes fonctionnels d'oxygène, on ne sait donc pas exactement quel groupe fonctionnel est le site actif du catalyseur. Cette fois, les sites actifs exacts ont été analysés en synthétisant des matériaux d'oxyde de carbone avec des groupes fonctionnels d'oxygène séparés tels que la quinone, éther, et carbonyle. Par conséquent, il a été confirmé que le matériau d'oxyde de carbone ayant de nombreux groupes fonctionnels quinone présente l'efficacité catalytique la plus élevée.

"Cette étude vise à accroître la compréhension des sites actifs importants pour la production de peroxyde d'hydrogène, " dit Gao-Feng Han, l'auteur principal de l'étude. « En plus de l'expérience, la méthode de calcul de la théorie de la fonction de densité a été utilisée pour confirmer que le groupe fonctionnel quinone avait une activité catalytique élevée et une très faible surtension dans la réaction de production de peroxyde d'hydrogène (ORHP)."

"Nos résultats fournissent des lignes directrices pour la conception de catalyseurs à base de carbone, qui ont simultanément une sélectivité et une activité élevées pour H 2 O 2 synthèse, " dit le professeur Baek. " Grâce à cela, il est possible de réduire le coût requis pour le transport et le stockage du peroxyde d'hydrogène et d'élargir la gamme d'utilisation du peroxyde d'hydrogène dans divers domaines industriels.