过氧化氢是一种绿色氧化剂，其广泛应用于化学合成、废水处理和纺织印染等领域。氢氧直接合成过氧化氢(DSHP)能够克服传统蒽醌自氧化工艺的缺点，是原子效率更高的合成途径。然而，由于不可避免的副反应以及较严重的传质限制使得难以兼顾对直接合成过氧化氢反应的选择性和活性，到目前为止仍然具有较大的挑战性。将理论认识和纳米催化剂的可控合成相结合或许会更有利于设计出关于DSHP的“梦想催化剂”。

北京化工大学程道建教授团队详细地讨论了影响催化剂反应性能的主要因素和催化剂的活性位点。并从调控催化剂载体、活性组分和掺杂杂原子三个方面介绍了高效催化剂的开发。并且，强调了DSHP与其他氧化反应的耦合，实现其“一锅原位氧化反应”，对H₂O₂的未来发展具有重要的指导意义。

图文摘要：DSHP的研究进展与催化剂的优化策略

本文介绍了Pd基催化剂的催化机理，并总结了催化活性位点，进而提出从宏观层面设计催化剂的各种手段。但是要想实现DSHP技术的工业化，在催化剂的选择性与活性方面仍需要进一步加强，同时也要考虑成本等方面的综合问题。未来开发设计满足工业化需求以及经济效益高的新型Pd基催化剂，或许可以从以下几个方面入手：

(1) 加强对Pd基催化剂活性位点的研究，从根本上理清DSHP的反应机理，对于未来设计新型Pd基催化剂将具有十分重要的指导意义。

(2) 为了实现较高的经济效益，掺杂非贵金属是一个重要的方向，可以通过协同作用调节电子结构和几何结构优化反应性能。另外，单原子催化剂也许会有意想不到的突破。

(3) 通过对载体的调节也可以有效地优化反应性能。

(4) 尽量减少添加剂的使用，避免在工业过程中造成过多的成本及污染。

最后，本文还综述了关于H₂O₂的原位氧化反应，包括丙烯环氧化制环氧丙烷、Fenton反应和甲烷氧化制甲醇。通过开发和设计高效的多功能催化剂以及工艺流程和设备，探索以氢气，氧气和有机物为原料的原位氧化体系，无论是从化学品市场角度还是安全生产来看，都具有重要的研究意义。

通讯作者

程道建，北京化工大学教授，博士生导师，国家优秀青年基金获得者（2018），英国皇家化学会会士（2016），主要从事化工领域金属纳米催化剂的设计、制备和应用研究。近年来在Nature Catalysis，Nature Energy， PNAS，ACS Catal.，Adv. Energy Mater., J.Am.Chem.Soc.等国际主流期刊，以及Ind. Eng. Chem. Res. 等国际化工主流刊物发表SCI论文近200篇，总被SCI引用近7000次，H-Index为40，授权或申请专利30余项。入选爱思唯尔中国高被引学者榜单（2020/2021/2022），以第一完成人获中国化工学会基础研究成果奖一等奖1项（2021），中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖1项（2020），中国产学研合作促进会产学研合作创新成果奖二等奖1项（2021）,中国节能协会氢能科技进步奖1项（2022）。个人获评“青山科技奖”（2022）、侯德榜化工科学技术奖-创新奖（2022）、中国石油和化学工业联合会青年科技突出贡献奖（2022）等多项个人奖励。

通讯作者

曹东，博士，北京化工大学化工学院讲师。研究领域是电催化和精细化工领域金属催化剂的设计与可控制备。目前，已发表SCI论文20余篇，包括Nat Commun., Angew. Chem., Adv. Energy Mater., Appl. Catal. B Environ., Small, Chem. Eng. J.等。

第一作者

魏佳美，北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室的博士研究生，师从程道健教授指导。研究领域为纳米团簇和原子分散催化剂的制备合成及其在DSHP、烯烃加氢甲酰化等领域的应用。