过氧化氢（H₂O₂）作为全球最重要的化学品之一，具有极高的经济价值，约50%的全球H₂O₂产量用于大宗化学品合成，同时在医疗消毒、漂白、废水处理及新兴能源技术等众多领域发挥关键作用。当前工业依赖的蒽醌氧化法存在投资高、能耗大、浓度不匹配等固有缺陷；氢氧直接合成过氧化氢路线作为一种极具前景的可持续路线，因其环境兼容性、潜在成本效益和按需生产特性受到广泛关注，但长期受限于催化选择性差、活性不足及H₂O₂浓度低等问题。Pd基催化剂活性高，但易引发H₂和O₂同时解离及H₂O₂过度加氢，虽通过添加助剂、引入第二金属等策略优化，仍难以媲美蒽醌法的浓度水平；非Pd基催化剂因H₂/O₂双活化能力弱，研究少且性能不佳。此外，两类催化剂的活性位点与反应机理尚不明确，H₂的解离和O₂的非解离吸附通常会互相干扰，难以在同一金属位点上同时进行高效控制，这是氢氧直接合成过氧化氢工业化推进的核心挑战。

近日，何晓辉教授与纪红兵教授、卡迪夫大学Graham J. Hutchings教授合作，首次提出了一种由空间分离的H₂和O₂活化位点组成的新型非钯基催化剂（Pt₁Au_n/TiO₂），能够获得~100%的H₂O₂选择性和128.6mol·g_N.M.⁻¹·h⁻¹的H₂O₂产率，超过了目前最先进的催化剂。更重要的是，通过连续反应，该催化剂实现了接近4 wt.%的H₂O₂浓度，是蒽醌氧化工艺初始阶段生成浓度的2倍。机理研究表明，Pt单原子（SAs）选择性地解离H₂，而Au纳米颗粒（NPs）非解离吸附O₂。随后解离的H⁺与甲醇脱氢产生的*CH₂O生成氢载体*CH₂OH中间体，之后转移到Au NPs上与吸附的*O₂⁻结合生成H₂O₂。

相关研究成果发表在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition，并评为内封面论文。日本三级片 何晓辉教授、纪红兵教授，卡迪夫大学Graham J. Hutchings教授为该论文共同通讯作者，日本三级片 2021级博士生张颖和卡迪夫大学Richard J. Lewis为该论文共同第一作者。

论文信息：Y. Zhang, R. J. Lewis, Z. Li, X. He, H. Ji, G. J. Hutchings, Direct Synthesis of H₂O₂ by Spatially Separate Hydrogen and Oxygen Activation Sites on Tailored Pt–Au Catalysts. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e21118, DOI: 10.1002/anie.202521118. 

文章链接：//doi.org/10.1002/anie.202521118.