过氧化氢作为重要的工业原料，在纸浆漂白，废水处理，湿法冶金以及电子工业等领域广泛应用。近年来，电化学氧化水制备过氧化氢由于其绿色环保的优势日益得到关注。但由于其竞争反应，即电解水制氧气，在热力学上更具优势，目前的催化剂普遍存在选择性不高且稳定性较差的问题。近日，吉林大学的吴刚副教授模仿光合作用活性中心的分子结构，设计合成了一种具有立方烷结构的四核锰化合物，该化合物作为均相催化剂可以在碱性条件下以87%的法拉第效率高选择性的电解水制备过氧化氢。
该催化剂可以在0.4V的工作电位下连续稳定工作超过20小时，作者通过多种电化学测试以及光谱学测试证实该过程为均相催化；利用电喷雾质谱得到了该催化剂在催化体系中的分子结构；通过对该催化剂的化学氧化明确了催化过程中反应中间体的电子结构；通过该催化剂与水底物进行反应得到了精确的水分子结合位点。基于以上证据并结合原位电化学紫外可见光谱测试，作者给出了该催化反应的机理。此项工作有助于未来设计合成更为高效的电催化剂用于电解水制过氧化氢，并为理解氧-氧键形成机制提供了新的视角。
论文信息Bioinspired Tetranuclear Manganese Cubane Complex as an Efficient Molecular Electrocatalyst for Two-Electron Water Oxidation Towards Hydrogen Peroxide
