产过氧化氢的仿生电极材料的研究进展

作     者：戴钰萍 高学飞 朱兆连 黄琪媛 韩欣雨 高燕 DAI Yuping;GAO Xuefei;ZHU Zhaolian;HUANG Qiyuan;HAN Xinyu;GAO Yan

作者机构：南京工业大学环境科学与工程学院江苏南京211800 

出 版 物：《南京工业大学学报(自然科学版)》 (Journal of Nanjing Tech University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2025年第47卷第1期

页      面：22-29,39页

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0817[工学-化学工程与技术] 0804[工学-仪器科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(51308284) 

主　　题：H_(2)O_(2) 氧还原反应 NADPH氧化酶(NOX) 金属有机框架(MOFs) 共价有机框架(COFs) 

摘      要：传统的蒽醌法制备过氧化氢(H_(2)O_(2))存在易产生“三废等问题,而电化学氧还原反应(ORR)产H_(2)O_(2)更为绿色清洁,但是H_(2)O_(2)选择性低、效率不高。在生物体内,O_(2)先通过NADPH氧化酶或者CoQH_(2)-细胞色素c还原酶接受电子,反应生成超氧阴离子(·O_(2)^(-)),·O_(2)^(-)在超氧化物歧化酶(SOD)的作用下与生物体内代谢反应产生的H^(+)结合生成H_(2)O_(2),该过程的电子转移速率、能量利用效率和H_(2)O_(2)选择性高。因此,模仿生物体产H_(2)O_(2)成为国内外材料应用领域的研究前沿之一。其中,金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)与产H_(2)O_(2)酶的活性结构类似,成为产H_(2)O_(2)仿生电极材料研究的热点。本文总结了生物体内产H_(2)O_(2)的生化机制,重点探讨了MOFs和COFs的微观结构特点、产H_(2)O_(2)机制及作为仿生电极催化剂的优势,并提出下一步研究方向。