近日，江汉大学精细爆破国家重点实验室梁勇教授团队与国内外学者合作研究在微液滴化学领域取得重要突破，成功利用同位素示踪技术发现当水微液滴与固体接触时引起的界面电子转移可使固体表面羟基生成过氧化氢。相关结果以“水-固接触起电导致微液滴中羟基自由基复合生成过氧化氢（Water-Solid Contact Electrification Causes Hydrogen Peroxide Production from Hydroxyl Radical Recombination in Sprayed Microdroplets）”为题，于8月1日发表于《美国科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）杂志上，引起国内外学者的极大关注。

该研究论文的第一单位为江汉大学精细爆破国家重点实验室，第一作者是江汉大学陈博磊副研究员、夏宇博士和何荣祥副研究员。

据悉，2019年，斯坦福大学Zare教授团队首次发现过氧化氢可在水微液滴中自发生成。但是，这种过氧化氢的生成机理一直存在争议。为了回答这一问题，陈博磊副研究员提出采用微流控技术构建水-固界面模型，利用该模型不仅简化了水微液滴反应的边界条件，并在水-固界面处直接观测到了过氧化氢的自发生成（图1a, 1b）。

图1水微液滴中过氧化氢的自发生成发生在固-液界面

为了揭示过氧化氢生成的物质来源，我校研究团队建立固体表面羟基¹⁸O标记方法，利用同位素质谱分析技术，通过比较来自¹⁸O标记和未标记水-固界面处产生的过氧化氢中¹⁸O的含量，证实固体表面羟基参与了水中过氧化氢的自发生成（图2）。

图2固体表面羟基参与过氧化氢的自发生成

在此研究基础上，我校研究团队与Zare教授深入讨论了过氧化氢自发生成可能的反应路径，共同提出了微液滴中过氧化氢的生产机理：即水分子与固体表面羟基接触时，由于水分子与固体表面电子云的碰撞，电子由水分子转移到固体表面，形成H₂O⁺，并与表面羟基结合后，生成羟基自由基(OH)，进而OH复合生成过氧化氢。

 研究表明在潮湿环境中，水-固接触引发的过氧化氢自发生成在土壤和大气细颗粒物表面普遍存在，加深了对环境化学中活性氧物种生成的认识。该研究成果还对认识水雾爆破过程中氧化物种的生成及其对爆破残留物质转化的影响具有理论意义。

论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2209056119

文图：环境与健康学院

编辑：赵明

审核：刘进