過氧化氫：小分子，大作用

李厚金，李金珊，陳六平

中山大學化學學院，廣州 510275

氫氧化合物有水、過氧化氫(hydrogen peroxide，H2O2)和超氧化氫(hydroperoxyl，HO2?)。水的重要性毋庸多言。超氧化氫是自由基，性質活潑[1]。H2O2介于二者之間，自19世紀初被發現后，已在漂白、化工、食品、環保、醫療衛生、軍工等領域廣泛應用。2007年，水和H2O2均入選“100種最重要的化學物質”之列[2]。本文在簡要介紹H2O2的結構、化學性質與合成的基礎上，重點討論其生物學功能、檢測方法、應用、安全性等。

1 H2O2的存在與發現

據推測，約40億年前地球上就已經出現H2O2，那時沒有臭氧層，在高強度紫外線照射下水發生光化學反應產生H2O2[3]。在元古代，地球經歷過幾乎完全被冰雪覆蓋(雪球地球)的深度冰凍狀態，弱水文循環和水的光化學反應導致H2O2持續產生并儲存在冰中，冰融化時H2O2被釋放到海洋和大氣中，并引起全球氧化事件[4]。早期的生命就開始過氧化氫酶和超氧化物歧化酶的進化設計，以促使H2O2分解。自然界中H2O2無處不在，在雨、露、云、雪、空氣等所有地表水中[5]，甚至在寒冷、干燥、低氧的火星和伽利略歐羅巴衛星地表氣體成分中都有H2O2[4]。1818年，法國化學家Louis-Jacques Thenard研究堿土金屬時，將鋇燃燒的產物過氧化鋇(BaO2)溶解在水中，得到了H2O2，這是科學家首次發現H2O2[6]。

2 H2O2的結構

為解決H2O2分子的結構問題，曾經歷了反復推測、理論計算、實驗驗證的工作，不同方法得出的結果也存在差異。目前公認的H2O2的結構數據是用電子衍射技術分析其氣體和X-射線單晶衍射技術分析其晶體得出的。H2O2的分子結構非常奇妙，它不是平面形而是立體的。晶體中，O―O鍵和O―H鍵鍵長分別為145.3 pm和98.8 pm，O―O鍵和O―H鍵間夾角為102.7°，2個O―H鍵所在平面的夾角(二面角)為90.2° (圖1)[7]。隨狀態和所處的環境不同，H2O2結構中二面角發生顯著變化。H2O2的分子間由氫鍵締結，締合程度和極性都比H2O大，H2O2和H2O的偶極矩分別為2.16和1.87[8]。由于H2O2分子結構的非對稱性及過氧鍵的存在，造就了H2O2分子獨特的性質和用途。

圖1 固態H2O2分子的立體結構

3 H2O2的化學性質

H2O2的性質主要從酸堿性、分解性和氧化還原性三方面討論。

在水溶液中，H2O2的2個氫原子均可解離成氫離子，但解離常數很小，故酸性很弱，可與堿性物質發生反應。若儲存條件得當，無雜質污染，H2O2可長時間保存而很少分解。實際上，H2O2的性質極不穩定，遇熱、光、粗糙表面，乃至微量重金屬離子(如Fe3+、Fe2+、Cu2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Cr3+、Co2+等)及其他雜質，均會迅速發生分解：

H2O2分解是放熱反應，熱力學傾向很大。純H2O2常溫常壓下可自發分解。H2O2的“穩定性”源于動力學因素。H2O2的氧化還原性與過氧鍵鍵能小、易斷裂有關，既是強氧化劑，也有顯著的還原性，所以應用很廣。例如，古代畫作的處理，作畫采用的顏料鉛白[2PbCO3·Pb(OH)2]受侵蝕變黑(PbS)，利用H2O2的氧化性，小心處理可使PbS轉化為白色的PbSO4。如果遇到更強的氧化劑，它則表現還原性，如酸性條件下可被高錳酸根離子(MnO?4)氧化成氧氣，這個反應可用于H2O2的定量分析；它可把氯氣還原成氯離子，工業上用于氯氣的清除。

在有機合成領域，H2O2是清潔氧化劑，在溫和條件下，利用催化劑可以實現C―H氧化(羥基化和酮基化)、烯烴的高效環氧化和順式雙羥基化反應、Baeyer-Villiger氧化反應，以及硫氧化反應[9,10]。催化劑以鋁、錳、錸、鎢、鈦、鐵、鉬等金屬最為常見；非金屬催化劑以酚、胺、含氟化合物為主。在生物體內，抗氧化系統產生的過氧化氫酶(CAT)可以促使H2O2迅速分解。

4 H2O2的制備方法

可通過化學、電化學、酶或光催化的方法制備H2O2，主要有蒽醌法、電解-水解法、過氧化物法、異丙醇法、氧還原法、水氧化法、氫氧直接合成法等[11]。

4.1 蒽醌法

此法已有70多年歷史，仍是目前大規模生產H2O2的方法，所得H2O2占其總產量的95%以上。蒽醌法示意圖見圖2，主要過程如下：在有機溶劑(醇、酯或重芳烴)中，采用Pd/Al2O3或Ni/B做催化劑，以烷基(乙基、丁基或戊基)蒽醌為工作載體，使之加氫生成氫化蒽醌；氫化后的產物轉入分離室，除盡氫氣，得純凈的氫化蒽醌；氫化蒽醌與空氣或氧氣反應，得到H2O2，同時工作液內生成了烷基蒽醌，經凈化處理，再送回氫化室，循環使用。粗產品經除氧，用水抽提、純化，可得高濃度H2O2。

圖2 蒽醌法制備H2O2

蒽醌法中，氧氣和氫氣不直接接觸，安全性高，技術成熟，能耗少，成本低、效率高；缺點是過度使用有機溶劑，且有機溶劑和H2O2萃取液會相互污染，均需多步提純，鈀催化劑昂貴，易結塊、破碎并會中毒。此外，蒽醌會發生非選擇性氫化反應，需周期性更換[12]。

4.2 電解-水解法

電解法包括過硫酸法、過硫酸鉀法和過硫酸銨法，電解液可循環使用，實際消耗水。過硫酸法對應的電極反應和過程如下：

所得過二硫酸溶液在細長的管道內被外部蒸汽加熱，水解生成H2O2：

H2S2O8+ H2O → H2SO4+ H2SO5； H2SO5+ H2O → H2SO4+ H2O2

經提純、濃縮后得到較高濃度的H2O2溶液。

采用如上類似的電極，過硫酸鉀法和過硫酸銨法中，均電解硫酸氫銨飽和溶液。前者用硫酸氫鉀處理，得過硫酸鉀沉淀，沉淀加入硫酸，通入水蒸氣，蒸餾、冷凝后，得到較純的H2O2：

2NH4HSO4→ (NH4)2S2O8+ H2； (NH4)2S2O8+ 2KHSO4→ K2S2O8↓ + 2NH4HSO4

所得硫酸氫銨溶液經凈化處理可重復使用。電流效率和水解效率較高，20世紀初曾用于工業生產，但步驟多，投入大[12]。過硫酸銨法是20世紀上半葉工業生產H2O2的主要方法，電解硫酸氫銨飽和溶液所得過二硫酸銨在負壓下水解得到H2O2粗產品：

經除酸、蒸餾、濃縮、精餾等提純操作，得到高品質的H2O2。過硫酸銨法能耗有所降低，是3種電解方法中最為經濟的，但由于仍使用貴金屬鉑作電極，大規模生產受限，現基本被淘汰[13]。

4.3 異丙醇法

異丙醇與氧氣或空氣反應生成H2O2和丙酮。采用釩、鉬、鎢、鉑、鈀以及釕化合物作催化劑，或再輔以光照。設備簡單、操作方便、反應溫和、安全性高，但異丙醇用量大，兩種產品分離純化困難，經濟性欠佳[14,15]。

4.4 電化學氧還原法

使用碳、活性物質、纖維素骨架制成氣體擴散電極，將空氣中的氧氣迅速而大量地溶于堿性電解質溶液，通電后氧氣在陰極上被還原成HO2?：

陰極：O2+ H2O + 2e?→ HO2?+ OH?； 陽極：4OH?→ O2+ 2H2O + 4e?

HO2?再用熱法磷酸處理，得H2O2。該法電極吸附氧的能力不強，氧氣未得到有效利用，反而因空氣氣泡流入而增加了反應器的電阻。催化劑開發、隔膜選擇、電極修飾以及反應器優化仍待解決[16]。

4.5 光電化學水氧化法

該法是基于雙電子途徑的光催化水裂解，在碳酸氫鹽(HCO3?)電解液中，水通過金屬氧化物電極在陽極被氧化生成H2O2：2H2O → H2O2+ 2H++ 2e?；陰極生成H2：2H2O + 2e?→ H2+2OH?。

在起始HCO3?濃度為2 mol·L-1時，調節pH = 7–8，35 mL水溶液中H2O2的累積量可達2 mmol·L?1。反應原料為水，驅動能量由太陽光提供。但它與氧的4電子反應具有競爭關系，反應機理仍在探索中，若能投入生產開發，經濟價值可期待[17,18]。

4.6 直接合成法

即氫氣和氧氣直接反應得到H2O2，1914年就開始研究，因其具有原子經濟性，被認為是前景最好的合成方法。通常的條件是低溫(0–25 °C)和高壓(1–10 MPa)，關鍵是催化劑的選用。可選擇負載型催化劑如Pd、Au、Pt、Ni、Zn或基于Pd的雙金屬催化劑等。氧氣和氫氣在催化膜兩側通過滲透接觸反應，可用水、乙醇或者甲醇等做溶劑。難以工業應用的障礙在于：安全性差，氫氧混合物在4%–94% (物質的量濃度)濃度范圍內都有爆炸性，對工藝條件及設備要求苛刻；反應的有效性低，所用催化劑能同時驅動H2O2分解和氫氧燃燒反應，選擇性差；低溫反應，催化劑活性低，生產效率不高[19,20]。

此外，還可通過燃料電池法和等離子體法來實現氫氧直接合成H2O2[21]；也有利用O2、CO、H2O反應生成H2O2和CO2的嘗試[22]。

5 生命體中的H2O2

5.1 H2O2的產生

幾乎所有有氧生物細胞內都存在H2O2，生物體內O2在有氧呼吸和光合作用等生命活動過程中，由細胞內獲取電子和質子，在超氧化物歧化酶(SOD)作用下，生成H2O2。

在人體組織中，內源性的H2O2主要來自于線粒體、內質網、唾液細胞、微生物和肺，外源性有害刺激如紫外線、外源生物、傳染源等能誘發H2O2產生[23]。H2O2是活性氧(ROS)的一種，線粒體中至少有10個能夠產生ROS的位點，線粒體內的多蛋白質復合體NADH-泛醌氧化還原酶在NADH作用下，能夠產生超氧陰離子?O2-；在琥珀酸或者三磷酸甘油驅動的反向電子傳遞中，NAD+被還原成NADH，隨即產生H2O2。在內質網中，蛋白質氧化折疊形成二硫鍵，也會生成ROS。哺乳動物過氧化物酶體系中，在氧化酶(如脂酰輔酶A氧化酶、黃嘌呤氧化酶等)的催化下，某些底物(如脂肪酸、黃嘌呤、尿酸等)和分子氧發生質子轉移，底物被氧化代謝同時有H2O2和?O2-產生。在肝臟和腸道中，黃嘌呤氧化還原酶(XOR)可催化還原O2產生?O2?和H2O2。所有的血管細胞都產生ROS，其中NADPH氧化酶發揮主要作用。

在植物細胞內，H2O2大部分來源于線粒體、葉綠體、細胞膜和過氧化物酶體，H2O2通過電子途經和代謝產生，葉綠體和線粒體是主要的產生部位。能量過剩或者葉綠體和線粒體的能量代謝紊亂是植物細胞產生?O2-的關鍵原因，?O2-經過酶還原生成H2O2。葉綠體中，H2O2來自于光合電子傳遞系統，在葉綠體光合電子傳遞鏈 PSI 的受體端有大量的自動氧化酶類存在，能夠通過米勒反應將O2還原成超氧陰離子?O2-，通過不同的超氧化物歧化酶(SODs)還原或自發分解，?O2-迅速轉化為H2O2。線粒體電子傳遞鏈中，電子本應被傳遞至末端氧化酶，再與O2和質子反應形成H2O，但是非血紅素鐵蛋白、黃素蛋白、醌、半醌類分子，它們處于呼吸鏈底物端，可使這一過程發生障礙，部分電子未傳遞到末端氧化酶而成為滲漏電子，被O2捕獲，直接反應生成?O2-，再經酶促反應，生成H2O2[24,25]。據估計，進入植物呼吸鏈的O2有約1%–5%被轉化為H2O2。

5.2 H2O2的生物學功能

與其他ROS相比，H2O2較穩定、壽命較長，在機體內半衰期約為1 ms，易在不同的細胞腔室間跨膜擴散。在nmol·L?1低濃度級別的H2O2可作為信號分子參與調節生命體細胞的增殖、分化、能量代謝、基因表達、傳導缺氧信號、介導免疫反應，以及促凋亡或抗凋亡等許多生理過程。高濃度的H2O2會攻擊細胞核酸、蛋白質、脂質等大分子，干擾ATP和激素合成、細胞生長等，造成細胞損傷，觸發氧化傷害；可干擾信號傳遞，能誘導細胞程序性死亡和細胞周期停滯，也可參與受損、突變、凋亡細胞的清除，能促進吞噬細胞發揮吞噬作用，殺死侵入體內的病毒、細菌、真菌等微生物，在非特異性免疫防御反應中作為抗微生物武器[26]。正常機體對H2O2的產生和降解能實現精確調控。在微生物、紫外線、害蟲、高鹽等極端條件刺激下，會引起H2O2和其他ROS的大量積累，細胞產生氧化脅迫響應，啟動體內其他信號級聯。在生物防御下，過量的H2O2會被細胞內的過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化物酶和多酚氧化酶等清除[27]。

人類常見疾病，如腫瘤、心臟病、骨關節炎、風濕性關節炎、糖尿病以及神經退化性問題如阿爾茲海默癥、帕金森病，甚至衰老的自身過程，其產生和加速發展的部分原因都與ROS水平異常升高有關[28]。例如，腫瘤細胞代謝亢奮，氧化還原平衡受損，高濃度H2O2是腫瘤微環境的標志之一[29]；此外，H2O2通過對鈣離子和蛋白質磷酸信號的傳導可維持血管收縮和舒張的自穩態，但在動脈粥樣硬化的癥狀里，高濃度H2O2劇烈的氧化刺激會引發血管損傷和細胞死亡。H2O2及氧化應激狀態已作為多種疾病的診斷指標，并發展出預防和治療疾病的新靶點、新手段[30–32]。

6 H2O2的檢測方法

對環境、食品以及生命體中H2O2的精確定量檢測具有重要的實踐意義。檢測H2O2的方法有多種，如滴定法、光度法、生物成像技術、電化學法等。滴定法利用傳統的定量分析原理，此不贅述。主要介紹后三種檢測方法。

6.1 紫外分光光度法

利用催化劑使H2O2均裂為強氧化性自由基，進而將N,N-二乙基對苯二胺(DPD)氧化生成紫紅色的陽離子自由基?DPD+(圖3)，?DPD+在波長510和551 nm有強吸收，用紫外可見分光光度法測定并推出H2O2含量。亦可用納米Fe3O4代替辣根過氧化物酶(HRP)做催化劑，測定雨水中H2O2含量，結果與HRP-DPD經典方法一致[33]。

圖3 DPD與H2O2的反應

6.2 H2O2檢測與生物成像技術

活體細胞內H2O2的細微變化可通過生物成像技術實現動態檢測，可使用化學選擇性熒光探針、熒光蛋白等，選擇性、針對性地對生物體內的H2O2進行定位定量。所用生物成像技術包括化學/生物發光成像技術、激光共聚焦顯微鏡檢測技術、雙光子顯微鏡檢測技術等[34]。

苯硼酸酯與H2O2可發生特異性化學選擇性反應而生成苯酚，已被廣泛用作檢測H2O2的熒光探針。Tang等[35]發展了聚集誘導熒光探針四苯基乙烯硼酸酯類化合物(TPE-BO)，在H2O2存在下，苯硼酸酯被轉化為苯酚基團(圖4)，因而聚集導致在500 nm呈強熒光。在10–200 μmol·L?1范圍內，H2O2濃度和探針熒光強度呈線性相關，H2O2的檢出限可達0.52 μmol·L?1。此法對H2O2具有高選擇性，已應用于巨噬細胞中H2O2的監測，而對其他ROS/RNS物種，包括?OH、HOCl、NO、1O2、?O2-和ONOO-誘導的熒光增強很弱，可忽略不計。

圖4 TPE-BO與H2O2的反應

6.3 電化學法

由納米Fe3O4粒子、氧化石墨烯(GO)和石墨烯(PG)制備的復合材料Fe3O4/GO/PG 0.88傳感器對H2O2濃度的變化非常敏感，是檢測H2O2的理想電極材料。它與H2O2濃度有兩個線性范圍：一個為17.00至277.00 μmol·L?1，靈敏度為0.31 μA·μmol?1·L；另一個為0.50至17.00 μmol·L?1，靈敏度為0.18 μA·μmol?1·L，檢測限為0.09 μmol·L?1。生物體系中Cl-、Na+、Fe3+或K+會影響傳感器的響應，但不會影響H2O2的測定，故選擇性較好[36]。

此外，由玻碳電極、殼聚糖-多壁碳納米管、金納米粒子以及血紅蛋白制備的{Hb/GNPs}n/CSMWNTs/GC復合電極[37]，由十二烷基硫酸鈉(SDS)-多壁碳納米管(MWCNTs)修飾的玻碳電極[38]，由還原氧化石墨烯/銀納米顆粒(rGO/AgNPs)修飾的玻碳電極[39]等，也對H2O2具有良好的電化學響應，均可用于H2O2電化學生物傳感器的開發研究。

7 H2O2的應用

H2O2分解產物無毒無害，因而應用廣泛。全球每年的H2O2需求量超過500萬噸，其中近80%應用于洗滌、漂白及紙漿和造紙業。

H2O2是紡織、造紙、皮革、木材、洗滌用品中的漂白劑和去味劑。H2O2漂白速度快、效果好且白度穩定，纖維損害小。在光照、堿性、電離輻射等條件下，H2O2分解產生的高活性的羥基自由基(?OH)，在紙漿漂白中，?OH攻擊木素的醛基發色基團使其功能失效，并阻止有色物的再生，實現永久褪色。堿性介質中H2O2電離生成的過氧氫陰離子(HO2-)也是活性漂白因子，主要破壞木素中的羰基結構。

化學工業中，H2O2是生產多種化學試劑如過氧化鈣、過氧乙酸、鄰苯二酚、甘油、二甲基亞砜、環氧葵花籽油等的原料。在有機合成領域，H2O2是最重要的C－H和C＝C等官能團的氧化試劑。

在食品工業中，H2O2用于食物、容器和包裝材料的消毒，也用于面包發酵、食物漂白等。各種日用品如化妝品、染發劑、家用清潔劑等也含有H2O2。

在醫療中，3% H2O2稀溶液是醫用消毒劑，用于傷口消毒。它不僅破壞細菌和病毒，也會侵蝕局部細胞使組織壞死，使創面處血管蛋白質和血小板凝滯，誘發血管收縮，達到良好的止血消毒效果。H2O2處理深傷口效果更佳，創口細胞內的生物酶催化H2O2迅速分解產生大量氧氣，能有效清除傷口里的壞死組織、灰塵、膿等污物，防止更嚴重的感染，同時生成的氧氣能抑制傷口深處的厭氧菌如破傷風桿菌的滋生。在生物催化作用下，H2O2能分解生成?OH，滅菌能力更強。

環境治理中，H2O2能夠消解NO、酚類、醛類、重金屬、硫氰酸鹽、硝酸鹽和次氯酸鹽等有毒化學物質和細菌、真菌、芽孢等微生物，用于處理工業和生活廢水、氣體凈化和土壤治理。H2O2能破壞微生物細胞屏障結構，增加細胞膜通透性；對細菌體內半胱氨酸巰基進行可逆氧化而使蛋白質和酶的結構及功能受到損傷；對菌體磷酸二酯鍵和脫氧核糖的作用使DNA核苷酸鏈發生斷裂和堿基組成發生改變……多重積累的氧化損傷，致使微生物細胞環境發生潰亂直至死亡，達到殺菌目的。H2O2可用于處理湖泊、水池里的藍藻。H2O2能阻止藍藻的光合過程，引起藍藻種群崩潰，破壞藍藻產生的大部分微囊藻毒素(MCs)，破壞色素合成和膜結構的完整性，導致細胞死亡[40]。通過電化學方法原位產H2O2用于處理環境有害污染物，具有投資少、效率高、在環境治理中顯示了極大的潛力。

在電子工業中，H2O2作為電子儀表元件的清洗劑、防腐液并用于電鍍液的處理等，使用濃度一般為70%–90%。在冶金工業中，H2O2可用于鈷、鈾等金屬的提煉。在軍工領域，H2O2用作魚雷、火箭、潛艇、飛機的氧化劑和推進劑；H2O2作為燃料助燃劑，高溫、高濃度(90%–98%)條件下用重金屬催化，劇烈產生用于推進的熱量和氧氣，沖擊力強勁而迅猛。

8 使用安全

H2O2不穩定，濃度越大越容易分解。光照、溫度、pH、過渡金屬離子、生物酶、溶液濃度等均能影響H2O2的分解。太陽光線(320–380 nm)會加速H2O2分解。溫度越高，H2O2分解越快，在30 °C時一年只分解1%，而在100 °C時一天就能分解2%，在140 °C時H2O2即沸騰分解放出氣體。H2O2在pH為3.5–4.5時最穩定，強酸(pH < 3)或pH = 5–7條件下，分解有所加速。在堿性條件(pH > 11)下，H2O2溶液中大量形成親核的過氧氫陰離子HO2-，觸發H2O2更迅猛的分解。過渡金屬離子可降低H2O2的分解活化能，催化其分解，如Cu2+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等，其中催化作用最強的是Cu2+和Fe2+。堿性介質中常有微量重金屬離子，所以H2O2在堿性介質中分解更快。過氧化物酶催化H2O2的分解主要發生在生物體內，催化效率是Fe2+的107倍，能極為快速地將生物代謝產生的H2O2消耗分解，高效的酶促反應在生物應對環境脅迫和維持生物細微結構的氧化還原穩態中扮演極為關鍵的角色。

因此，為防止H2O2的分解，降低損耗，要使用避光的塑料容器存儲在陰涼處，并留有排氣孔使分解生成的氣體能及時排出，儲存濃度不宜過高。常加入穩定劑，如錫酸鈉、焦硫酸鈉、8-羥基喹啉、乙酸、過氧乙酸、磷酸等。

H2O2本身不燃，但與可燃物反應放出大量熱量和氧氣而引起著火爆炸。它可與許多有機物如糖、淀粉、醇類、石油產品等形成爆炸性混合物，在撞擊、受熱或電火花作用下能發生爆炸。H2O2與許多無機化合物或雜質接觸后會迅速分解而導致爆炸，放出大量的熱量、氧和水蒸氣。大多數重金屬及其氧化物和鹽類都是活性催化劑，塵土、香煙灰、碳粉、鐵銹等也能加速其分解。濃度超過74%的H2O2，在具有適當的點火源或溫度的密閉容器中，能產生氣相爆炸。

高濃度的H2O2腐蝕性強，危險性大，只在工業上使用。30%的H2O2接觸皮膚或眼睛可引起灼傷甚至失明，吞服后會嚴重導致腸胃刺激和潰瘍，對人體傷害巨大。H2O2蒸汽進入呼吸道，也會引起呼吸道刺激，國家標準規定空氣中的H2O2含量不得高于1.4 mg·m?3。即使是食品級的H2O2，也只是消毒劑，消毒之后殘留H2O2還需要添加過氧化氫酶催化分解之，還需通過痕量檢測確認其完全清除后方能出庫，確保食品安全。醫用級低濃度H2O2倘若進入腸胃，分解產生的活性自由基在胃腸內積聚會引起化學性胃炎或結腸炎[41]，故用3% H2O2漱口時一定要稀釋3倍，并防止吞咽。醫用H2O2消毒劑不能用于正常皮膚。H2O2接觸正常皮膚會發生氧化反應使皮膚發白，造成局部損傷，加速細胞老化。

9 結語

H2O2結構微妙，用途廣泛，它已悄無聲息地滲入各行各業，在漂白、醫藥、化工、環保、日用品、食品工業、火箭燃料等行業發揮至關重要的作用。隨著科學研究的深入，H2O2的理化性質已經清楚，未來研究將聚焦于如何實現H2O2的高效清潔生產、超高純H2O2的制備以及原位制備與應用；如何有效檢測食品、水和空氣等環境中的殘留H2O2，以及如何探測生物活體內H2O2聚積位點和濃度大小；探索其在生命體復雜的調控網絡中，如何實現精準調控細胞的生長、發育和應激反應等復雜生理過程；以及H2O2在腫瘤等重大疾病中作為診斷指標和治療靶點的研究與應用。