近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究人员在碱土金属过氧化物(MO₂)的合成领域取得了重要进展。他们提出了一种全新的合成路线，旨在解决传统合成方法中存在的原料运输危险、生产成本高以及产物纯度低等问题。

碱土金属过氧化物，如CaO₂、SrO₂和BaO₂，作为过氧化氢(H₂O₂)的衍生物，具有强氧化性和稳定的化学性质。这些特性使它们在漂白、废水处理、消毒和精细化学品合成等领域具有广泛的应用前景。然而，现有的工业合成方法主要依赖于高浓度H₂O₂与碱土金属氢氧化物的反应，这种方法不仅存在安全隐患，而且成本高昂，产物纯度也难以保证。

为了克服这些挑战，中科院宁波材料所的研究团队提出了电化学原位合成MO₂的新方法。这种方法利用电化学二电子氧还原反应(2e- ORR)在电极表面实时产生高浓度的H₂O₂，并与电解液中的碱土金属离子M²⁺（Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺等）反应，从而原位合成MO₂固体。

然而，原位合成的MO₂固体容易粘附在电极表面，导致电极失效。为了解决这一问题，研究团队在电极的基底表面构建了微纳米结构，并调节了表面能。这种设计使得催化电极(T-NiOC)获得了自清洁能力，即电极表面原位生成的固体产物能够自动脱离电极表面。

实验结果表明，T-NiOC电极不仅具有超高的累积法拉第效率和长时间稳定性，还能够合成多种高纯度的MO₂。其中，CaO₂的纯度达到了98.3%，BaO₂的纯度为98%，SrO₂的纯度为93%。这一成果不仅提高了MO₂的合成效率，还降低了生产成本，为MO₂的广泛应用提供了有力支持。

此外，上海交通大学教授贾金平团队作为合作团队，验证了该路线原位合成的CaO₂产品在废水处理中的应用价值。实验发现，在水力空化的作用下，CaO₂产品对水体污染物四环素的降解率高达93.6%，降解效果优于H₂O₂。

该研究成果以“Self-cleaning Electrode for Stable Synthesis of Alkaline-earth Metal Peroxides”为题，发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。这一创新性的合成路线不仅解决了电化学法合成固体化学品中的固体产物粘附及分离问题，还为相应的电极发展带来了新的启示。

该研究工作的成功得益于国家自然科学基金以及浙江省、宁波市的支持。未来，研究团队将继续探索和完善这一合成路线，推动MO₂在更多领域的应用和发展。