碳基电催化材料选择性合成过氧化氢研究进展

闫 啸， 石文武， 王新中

（深圳信息职业技术学院 信息技术研究所，广东 深圳 518172）

1 前言

过氧化氢（H2O2）是一种绿色可再生、环境友好型氧化剂，广泛应用在精细化工、污水处理、纸业漂白、环境修复、家用消毒等多种领域，被列为全球一百种最重要的化学物质之一[1,2]。近年来，H2O2也被视为一种潜在的绿色能源载体，其完全氧化时约可释放 96 kJ mol−1的能量，且氧化产物仅为H2O和O2[3]。H2O2的70%浓度水溶液能量密度约为 0.75 kWh L−1，接近压缩 H2（350 MPa）。此外，H2O2储存方便，无需压缩或低温保存，因而可被用作可持续的零碳长效能源存储介质[4]。

目前，全球超过95%的H2O2生产依赖以H2和O2为原料的“蒽醌法”[5,6]。蒽醌作为反应载体首先在催化剂的作用下发生加氢反应得到对应的氢醌，该中间体被分离后通过空气进一步氧化形成蒽醌与H2O2。随后H2O2被用大量水从有机相中萃取分离，得到浓度为1%～2%的H2O2水溶液，再根据实际需求蒸馏浓缩H2O2得到浓溶液，有机相中的蒽醌则可以循环使用。该工艺存在诸多不足如：能耗高，生产工艺流程复杂，原料和产物转移和储存困难、安全隐患严重等。因而，亟需开发可绿色生产H2O2的替代工艺，特别是满足分布式现场应用需求。

电催化二电子氧还原合成H2O2的研究近来广受关注。该过程可在温和条件下（常温常压）利用可再生能源（风能和太阳能等）驱动，以空气和水为原料直接高效高选择性地合成过氧化氢，是一条环保、绿色的工艺路线[7]。已有大量研究工作重点关注催化剂的优化，特别是在催化剂活性，催化选择性和长期稳定性等方面取得快速进展[1,2,5,8-13]。在众多已报道的催化剂中，碳基催化材料因其高储量、高比表面积、导电性好、化学稳定性好等优势极具应用前景[14,15]。本文总结了近年来碳基催化剂高效催化合成H2O2的最新进展。首先介绍了二电子氧还原合成H2O2的基本原理，描述了优化设计催化剂材料的基本准则。其次，结合最近的代表性工作讨论了碳基催化材料的相关设计策略和最新研究进展，特别从多层次视角出发重点关注了包括杂原子掺杂、催化剂表/界面设计、单原子催化剂活性位点优化和微环境调控等。最后，总结了相关领域的研究挑战和未来研究方向。

2 二电子氧还原合成 H2O2 机理

电催化氧还原过程是一个多步骤、多质子耦合电子转移（Proton-coupled electron transfer，PCET）过程，反应可按存在竞争关系的四电子转移和二电子转移路径分别进行，分别生成H2O和H2O2[8,16]。其中，四电子过程更适于燃料电池和金属空气电池等化学能-电能转换领域[17,18]。但在二电子反应合成H2O2时，因为反应生成水更为热力学有利，需对催化剂进行优化设计以调控活性位点对中间产物的吸附行为从而影响反应路径和最终产物。

四电子氧还原中间产物包括 HOO*, O*, 和HO*等(*表示催化剂表面吸附位点)，其在酸性介质中的反应过程可表述为：

与之不同，二电子氧还原过程不涉及O―O键的断裂，仅有HOO*一种中间物种，其反应过程为：

因而，理想催化剂表面对HOO*的吸附强度应适中，能降低反应的动力学势垒，提高催化剂活性；同时又能保证HOO*及时脱附，保证其不被进一步还原生成*O或*OH，影响选择性[19]。

作为氧还原反应的第一步，氧分子在催化剂表面的吸附构型对反应路径和产物起决定作用。如图1a所示，氧分子在催化剂表面的吸附可形成不同构型，包括Pauling型吸附（端接吸附在单个原子上），Griffith型吸附（侧接吸附在单个原子上）和Bridge型吸附（侧接吸附在两个原子上）[20]。一般认为，氧分子在催化剂表面的吸附构型可显著影响其活性和选择性。例如，氧分子侧接吸附在金属原子表面时可拉长O―O键，降低键能从而活化氧分子。而生成的O*和HO*等中间物种可吸附在邻近原子上，进一步降低反应势垒，利于生成水。近年来的明星材料，单原子催化剂（SACs）具有孤立的活性位点，更易于端接吸附氧分子，从而有更大几率保留完整的O―O键，利于生成 H2O2（图1b）。

密度泛函理论（DFT）可利用催化过程中间产物在催化剂表面吸附能之间的线性关系精准预测可能的反应路径和目标产物，近年来广泛应用于催化和能源领域[21]。Nørskov等发展了一种CHE计算模型，将一对质子-电子对的化学势定义为等同于1/2气态H2分子在外加电势U=0 V时的化学势[22]，并将一个质子-电子对的自由能定义为-eU，其中，e为元电荷，U为相对可逆氢电极（RHE）的电极电势[22]。依据氧还原过程中不同中间产物（HOO*、O*、和HO*）在金属表面吸附自由能间的线性关系，即 ΔG(*OOH) = ΔG(*OH) +(3.2 ± 0.2) eV 和 ΔG(*O) = 2ΔG(*OH)，可利用任一产物的吸附自由能计算热力学极限电势（UL）得到图1c所示的火山图[23,24]。按照Sabatier准则，性能最优的催化剂应处于或接近火山图顶端，即Uo（O2/H2O2= 0.7 V），对 HOO*吸附适中，利于生成过氧化氢。对HOO*吸附过强则易进一步还原生成水，降低选择性，过弱则降低活性，需额外的过电势[25]。另一方面，在HOO*弱吸附时，二电子和四电子的火山型区域相互重叠，表明高选择性生成H2O2是以牺牲部分催化活性为前提的[25]。因而在双电子火山曲线顶点最有希望发现对过氧化氢同时具有高活性和高选择性的催化材料[21]。此外，H2O2合成也可通过电催化水氧化实现，反应过程可粗略视为氧还原过程的逆反应，典型催化剂的活性也可得到相似的火山图（图1c）[2]。

3 碳基催化剂研究进展

3.1 异原子掺杂

在常见炭材料（石墨，石墨烯，碳纳米管，活性炭等）的六元环结构中引入杂原子（B, N, O,S和F等）可显著改变碳原子的局部电子结构和电荷分布，从而改善其电催化性能[14,17,18,26-33]。氮原子掺杂是最为常见的掺杂形式之一[34-39]。氮原子可以多种形式进入碳六元环中，包括吡啶氮、吡咯氮、石墨氮等，诱发邻近碳原子间的偶极矩作用和电荷重新排布，促进加氢反应[40]，提高催化活性[28,41,42]。Prato 等将聚多巴胺（PDA）包覆在碳纳米角表面，并经受控热解制得高度石墨化的氮掺杂碳纳米角（g-N-CNHs，图2a）[43]。PDA是常用的经热解制备氮掺杂纳米炭材料的共轭高分子之一，具有氮含量高和碳转化率高的特点[36,44]。以PDA为氮源，不仅赋予g-NCNHs的高的总氮含量（～5.56%），而且还有高吡啶氮和吡咯氮的比例（Npyridinic/Npyrrolic= ～1.13），从而实现宽pH范围高选择性合成H2O2。电催化测试表明，g-N-CNHs在酸性（pH=1，FE=98%）和中性（pH=7.4，FE=90%）电解液中均可取得高法拉第效率（FE），且在酸性介质中可连续24 h保持33 mmol g−1h−1cm−2的 H2O2产率，表明催化剂具有高稳定性。Prato等认为g-N-CNHs的优异催化性能与氮掺杂和pH密切相关：酸性介质中，g-NCNHs的高含量吡啶氮的高效质子化，降低了O―O键的断裂几率，利于生成H2O2；而在中性或碱性介质中，吡啶氮的离域孤对电子可高效促进电子从O2的π轨道转移到反键轨道，利于O―O键断裂[45]，因而生成H2O2的选择性随之下降。Zhang等以聚苯乙烯微球为模板通过热解PDA制备了氮掺杂的中空炭球（HNCS）[46]。HNCS具有丰富的微孔结构，大比表面积，丰富的暴露活性位点（氮掺杂和缺陷）等特征，可高效催化氧还原合成 H2O2（图2b）。在 0.1 mol L−1KOH 电解液，0.7 VRHE工况下，HNCS 对 H2O2的选择性高达 91.9%，产率可达 618.5 mmol g−1h−1。Liu等以商用炭黑（Vulcan XC-72）为模型比较了不同掺杂元素（B、N、P、S等）对炭材料电催化氧还原性能的影响[47]。 DFT模拟分析发现，B掺杂石墨烯合成H2O2时所需过电势最小，其次为N掺杂，P和S掺杂所需过电势最大（图2c）。在相同工作电压下，B掺杂纳米碳合成H2O2的偏电流约为氧掺杂纳米碳的3倍，并可在接近商业化电流密度（200 mA cm−2）工况下稳定工作超 30 h，且法拉第效率无明显损失（85%～90%），表明其商业化应用的巨大潜力。Nørskov等考察了共掺杂对碳材料催化性能的影响，指出单N掺杂更利于四电子氧还原反应，而B/N共掺杂则可在纳米碳表面形成六方氮化硼孤岛（h-BN islands），降低氧在催化剂表面的吸附能，利于二电子反应合成过氧化氢[28]。Zhao等[48]设计并制备富含氧缺陷的石墨烯包覆的B、N共掺杂空心炭球（B/NHCNS@VO-G）用于高效合成过氧化氢现场处理废水。受益于其独特的中空微球结构，B/N共掺杂和石墨烯铠甲保护层，B/N-HCNS@VO-G对H2O2的催化选择性是碳纳米球的1.5倍，产率是其3倍。

与氮掺杂类似，氧原子因其更高的电负性可吸引碳材料表面π电子重新分布，使得相邻碳原子带正电从而影响中间物种吸附并改善催化性能[49]。Cui等[30]通过表面氧化在商业碳纳米管表面引入含氧官能团（C―O―C和―COOH等），可显著降低反应过电势，实现高活性和高选择性催化合成H2O2（～90%）。McCloskey等通过低温（300和600 °C）热还原制备了少层温和还原氧化石墨烯（F-mrGO），研究发现其可在碱性介质中近平衡电位（过电势＜10 mV）高效催化（FE=100%）合成过氧化氢（HO2−）[27]。光谱结构分析表明随温度升高，F―mrGO中的―COOH基团部分转变为―C―O―C基团[50]。近边X射线吸收精细结构 （NEXAFS）分析发现新生成的C―O基团多位于石墨烯边缘[51]。原位拉曼测试表明C―O基团中的sp2杂化碳可有效吸附催化中间产物，提高反应活性和选择性（图2d）。另一方面，氧掺杂存在浓度极限，超过极限浓度后O掺杂浓度增加反而引起催化性能下降。Joo等[52]以氧化硅为模板制备了具有高密度边缘缺陷的石墨化有序介孔碳（GOMC）。研究发现这些暴露的边缘缺陷可高效催化合成H2O2（选择性＞90%），进一步硝酸氧化可将其选择性提高到99%，并可稳定工作16 h生成 H2O2浓度可达 24 mol L−1。进一步研究发现，H2O2产率与材料中氧含量存在火山图关系，过高的氧掺杂浓度会降低材料电导率，影响电子传输和催化效率。因而，在设计制备掺杂碳材料时需考虑活性位浓度与电子传输间的平衡关系。

除杂原子掺杂引入的活性位点外，催化反应的整体效率往往还受到反应过程中传质的影响。而此过程与纳米炭材料的孔径结构密切相关[26,53-56]。例如，与 O2相比，H2O2分子较大，较小的微孔更利于O2在微孔附近富集从而明显缩短H2O2在催化剂表面停留时间，降低其被进一步还原的几率，从而提高催化剂的选择性[57-59]。Strasser等[26,60-62]系统考察了纳米炭材料的孔结构与催化性能的关系，发现在石墨烯表面造孔和提高炭材料比表面积均可提高合成H2O2的选择性。通过构建层次孔结构，可在不影响传质的前提下增加催化剂比表面积，暴露更多的活性位，从而提高催化性能[63-65]。Liu等[66]利用软模板法制备了具有层次孔结构的介孔炭纳米碗（MCB），其碗口直径可通过调节软模板中嵌段高分子的比例得以精准调控从而控制传质扩散窗口。催化剂碗壁上的介孔通道则可调控流体速度并加速局部传质扩散，从而在不影响选择性的前提下提高催化活性。制得的MCB在宽电压窗口（0.6 VRHE）内均可高选择性合成 H2O2（FE＞90%）。

3.2 表/界 面设计

催化剂的表/界面设计通常可一举多得，即在材料表面引入/保留丰富的活性位点的同时，实现材料的表面亲疏水性能调控，从而调节反应物和中间物种在催化剂表面的吸附行为，进而影响催化过 程 和 材料性能[10,64,67]。电催化氧 还 原 合成过氧化氢领域的研究重点包括以下内容：（1）提高氧气的扩散和中间产物的传质效率；（2）促进H2O2的脱附从而提高产率和选择性[2]。受限于氧气在水中的低溶解度（常温常压下约 8 mg L−1），电催化氧还原合成H2O2的电流密度通常不超过10 mA cm−2，远低于工业应用需求（约几百 mA cm−2）。因而通过表面改性，在催化剂表面引入疏水基团，可提高气体扩散速率，提高催化剂表面气体反应物浓度并提高催化效率[68-70]。例如，将聚四氟乙烯（PTFE）或二甲基硅油等与炭黑混合可提高氧气在电极中的扩散效率，H2O2的产率约为改性前 10.7倍[71,72]。Zhou等将 PTFE 和多孔炭毡集成到气体扩散电极中，并在电极另一侧固定炭黑得到超疏水自然空气扩散电极（NADE）[73]。该电极氧气扩散系数约 0.115 cm2s−1，与氧气在空气中扩散系数（0.2 cm2s−1）相当。炭黑的亲水表面和气体扩散层协同作用形成稳定的气-固-液三相界面[74]，保证反应物浓度，使得NADE的氧气利用率约为44.5%～64.9%，远高于常规气体扩散电极的 1%[75]，H2O2产量可高达 101.67 mg h−1cm−2。

除化学涂层外，研究人员还开发了 其他表面改性工艺以提高H2O2生成效率。Tour等[76]发明了一种用氧等离子体处理商业炭黑进行表面改性的方法，改性后炭黑（CB-Plasma）用于合成H2O2，法拉第效率可达100%。作者认为等离子体处理可在产生大量具有含氧基团的杂环缺陷（O-Defects）活性位[77]。DFT计算模拟发现这些含氧缺陷可增强HOO*物种在活性位的吸附从而降低生成H2O2的过电势，利于提高H2O2产率（图3a）。受益于此，CB-Plasma具有起始电位低（0.8 VRHE, 0.1 mA cm−2工作电流），催化活性高（300 A g−1@0.6 VRHE）的特点，极具商业化前景。Sun等[78]利用静电纺丝技术以聚乙烯醇（PVA）为碳源，聚四氟乙烯为成孔剂，并通过在惰性气氛碳化制得具有蜂窝结构、表面超亲水的多孔纳米纤维 （HCNFs，图3b）。与无孔结构的参照样品（SCNFs）相比，HCNFs的起始电势更低，环电流最高可达SCNFs的3.3倍，显示更优的电催化性能，质量活性高达 220 A g−1，法拉第效率超97.3%，产率可达 6.37 mmol L−1h−1（图3c）。作者认为HCNFs的优异电催化性能来自多方面协同作用，包括：（1）HCNFs的碳骨架保障电子的快速传输[79]；（2）HCNFs的多孔结构和丰富表面含氧基团赋予材料表面超亲水，使得电解液与活性位点间充分接触[80-82]；（3）HCNFs表面丰富的纳米洞穴结构不仅可提供大量暴露的可参与反应的活性位点，而且保障了充足的氧气参与反应，提高了催化合成 H2O2的反应效率（图3d）[83,84]。

另一方面，对炭材料进行表面改性时可引入多种官能团和缺陷，如何精准确定真实活性位点，是设计制备高效催化剂必须解决的关键问题[85]。比如，Han等[86]指出炭材料氧化时引入的含氧官能团会减少石墨层边缘的悬挂键，使得辨别各基团在催化反应中作用极其困难。针对此，Zhu等[87]通过模板辅助热解的方法制备氧掺杂碳纳米片（OCNS），并利用化学滴定法精确考察含氧官能团（C＝O，C―OH，COOH等）的催化效果。综合滴定结果和DFT模拟发现，位于石墨边缘的C＝O基团具有最佳的催化活性。经优化调整的OCNS催化剂起始电位仅0.825 VRHE，质量活性 14.5 A g−1@0.75 VRHE，H2O2产率可达770 mmol g−1h−1。Sa 等[88,89]进一步指出除含氧官能团外，对碳纳米材料结构设计时也可引入具有催化活性的缺陷，如石墨层边缘等。为明确上述活性位在氧还原过程中的具体贡献，Sa等[90]利用模板法制备了具有不同孔径的有序介孔碳作为研究模型，并通过氢气还原和酸氧化等方式进行表面改性，引入不同含氧基团。研究发现，位于石墨层边缘的COOH基团对二电子氧还原合成H2O2催化活性最高，其次为C＝O基团。经优化后的介孔碳催化剂可稳定高效（FE=99%）催化合成H2O2达168 h。此外，通过界面设计改变催化剂表面的电荷分布，利于库伦作用加速过氧化氢的脱附也可有效提高过氧化氢产率[91]。Guo等[92]利用阳离子表面活性剂溴代十六烷基三甲胺（CTAB）添加到电解液中，在电催化氧还原过程中，CTAB自发吸附在碳电极原位形成碳-表面活性剂界面，促进催化产物从电极上的脱附，避免其被进一步还原，从而显著提高H2O2产率。

3.3 负载金属原子

炭材料也可作为金属原子载体，通过表面结构缺陷、表面官能化和化学改性等锚定金属原子，提高活性金属的分散度和稳定性，并通过金属与碳载体间的相互作用，提高反应活性[8,67,93-95]。如前文所述，单原子催化剂（SACs）因其孤立的金属活性位点利于氧分子的端接吸附和高选择性合成H2O2，在近年来广受关注[96]。Guo等[16]通过DFT计算模拟，考察了210种金属单原子构型在酸性介质中的稳定性、催化活性和选择性，筛选出7个比贵金属合金PtHg4活性更高的SACs（图4a）。其中以非贵金属锌原子为中心的酞菁（Zn@Pc-N4）对合成H2O2的过电位仅为0.15 V，作者进一步结合多变量分析和机器学习技术，讨论了SACs选择性和活性的来源，揭示了SACs的构效关系。Zhang等[97]在石墨烯表面构建了单分散的Co-Nx-C活性单元，通过Co原子与周围含氧基团的相互作用，实现了高选择性（＞80%）高效合成 H2O2（图4b）。Yoo 等[98]在氮掺杂石墨烯表面构建了Co-N4活性中心，其中的Co原子受周围含氧基团（如―C―O―C等）影响处在贫电子状态，对含氧物种吸附较弱，利于生成H2O2。得益于此，该催化剂可在0.65 VRHE产生 2.8 mA cm−2的电流密度，高选择性（～82%）合成H2O2，且稳定运行110 h后活性仅降低1.3%。

SACs的金属中心对中间物种的吸附能存在差别，严重影响氧还原的反应路径[99]。Liu等[100]运用DFT模拟考察不同金属中心（如Mn、Fe、Co、Ni、Cu等），发现随金属价电子增多，其 d带中心下移，能级降低，对中间物种的吸附能减小。Liu等指出Co原子对HOO*吸附能适中，是二电子还原合成H2O2的最佳金属中心（图4c）。制得的 Co-N4SACs可在 0.6 VRHE产生 1 mA cm−2的电流密度，选择性＞90%，且稳定工作10 h性能不衰减。调控SACs中金属中心的配位环境同样可调节催化剂的活性与选择性[101-103]。Wang等[104]在碳纳米管表面负载单分散的铁原子，综合利用透射电镜，同步辐射测试X射线吸收谱和原子探针层析等多种实验手段和DFT模拟分析发现Fe-C-O是该催化剂能高效催化合成过氧化氢的活性单元（图4d）。该催化剂在起始电势为0.882 VRHE，工作电流密度 1 mA cm−2，且对过氧化氢选择性不低于95%。

近年来，研究人员通过调控金属活性中心的微环境（包括配体基团、配位数、基底效应等）提高单原子活性位点的催化活性和选择性[105]，进展迅速。Qiao等[106]设计制备掺杂石墨烯负载Mo单原子催化剂用于高效合成过氧化氢。其独特的O、S配位不仅实现了金属单原子的高载量负载（～13.5 wt%），且在 0.1 mol L−1KOH 溶液中对H2O2的选择性超过90%。DFT计算表明配位环境中S的比例升高可显著改变Mo中心对于*OOH的吸附能力，从而调控反应的活性和选择

性（图5a）。与单原子掺杂相比，Mo-S4-C和Mo-O3S-C等特定的局部配位可显著改善活性中心对HOO*的吸附行为从而影响反应路径（图5b），使得该催化剂可在宽电压范围内（0.45～0.6 VRHE）高选择性合成 H2O2。最新研究表明，除金属中心外，SACs的分子结构，包括第一配位域和第二配位域也可参与调控催化反应的活性和选择性（图5c）[107,108]。以 Co 单原子催化剂为例，Qiao等[107]通过“材料设计-原位光谱-理论计算”相结合的策略，研究了金属中心的配位环境对活性位电子结构和中间物种吸附行为的影响。研究发现，当Co原子的配位环境由N配位变为N、O共配位时，Co中心对于*OOH的吸附变弱，利于二电子反应；同时，第二配位域的含氧官能团协同作用，促使真正的活性吸附位点从金属中心转变为周围的碳原子，进一步降低了*OOH的吸附自由能，促进H2O2生成（图5d）。在 0.10 mol L−1HClO4溶液中，该催化剂（CoNOC）可稳定工作 11 h（0.1 VRHE），同时生成 H2O2选择性超过 95%，对应产率 590 mmol g−1h−1。

碳化物因其高导电性和丰富的表面缺陷可用于锚定金属原子被视为优异的单原子载体[109]。碳化物与负载原子间的强相互作用也可显著影响电催化性能[93]。例如，Jackson等[110]发现，与一般商业碳载体（Vulcan XC 72）负载的 Pt纳米粒子相比，碳化硼（B4C）负载的Pt纳米粒子虽然与前者具有相似的形貌特征（包括形状、尺寸、晶格参数等），但在酸性介质中的氧还原活性约提升50%～100%，且稳定性也有提高。Jackson等将此归因于Pt和B4C间的强相互作用更有利于电子转移。Soon等[111]通过浸渍法在TiC和TiN基底上分别负载Pt单原子（Pt1/TiC和Pt1/TiN）用于电催化合成H2O2。DFT计算发现，含氧物种在Pt1/TiN的吸附能更强，降低了催化剂活性和选择性。Lee等[112]结合DFT计算和实验考察了不同金属单原子（包括 Cu、Ag、Au、Pd、Pt等）在TiC基底上的电催化性能，发现Au/TiC性能最优，可在 0.1 mol L−1HClO4保持 87% 的选择性和4.16 A mgAu-1的质量活性（工作电压 0.2 VRHE）。Lee等[111,113]还发现前驱体中残余的Cl配体可参与稳定金属单原子，但因Cl配体的高电负性，使得Pt单原子氧化态高，对含氧物种吸附较强，不利于氧还原反应。进一步地，通过优化热还原温度在Pt/TiC催化剂表面保留适量的Cl配体调控Pt的氧化态，使得Pt单原子d带中心下移[114]，保证对中间物种的弱吸附，实现高效电催化合成H2O2[115]。

4 结论

电催化氧还原选择性合成H2O2可实现重要化学品的绿色和可持续生产，具有重要意义和工业价值。碳基催化剂作为一种极具应用潜力的廉价高性能催化剂，在相关领域的研究进展迅速。本文综述了该领域近年来的典型工作，从反应机理和催化剂设计的基本准则出发，讨论了杂原子掺杂，表/界面设计，和负载金属单原子等策略对设计新型高性能催化剂的作用效果。为推动电催化合成H2O2的工业化应用，研究人员应在后续研究中重点关注以下问题：

（1） 深入理解氧还原催化过程与反应机制。尽管研究人员在相关领域不断取得新的进展，但氧还原过程涉及多电子转移和多种中间产物。在反应活性中心、反应路径和速控步等关键机理上还存在众多分歧和争议。需开发新的实时原位表征手段和实验设计以进一步深入理解反应机制，从而指导优化催化剂的合理设计。

（2）碳基催化剂的结构设计和杂原子掺杂可引入丰富的H2O2催化活性位点。如何甄别区分不同活性位的催化活性和选择性仍面临巨大挑战。后续的研究应优化催化剂的制备方法，实现特定活性位点的精准调控，并结合先进表征手段，深入探索活性位点的构效关系。

（3）为尽快实现电催化合成H2O2的商业化应用，研究人员同时应关注工程问题，如反应器设计、催化剂材料的长期稳定性包括结构稳定性和选择性稳定性等，特别是对于碳基催化剂，其在酸性介质中的长期稳定性严重影响催化剂整体性能，应重点关注。

致谢

感谢深圳信息职业技术学院博士启动项目（SZIIT2021KJ020， SZIIT2020KJ006），广东省第三代半导体工程中心（2020GCZX007），龙岗区第三代半导体重点实验室（PT2020D003）。