臭氧（O?）作為一種綠色環保的強氧化劑具有廣泛用途。高壓放電法使用空氣作為氧源，容易產生NOx污染，而低壓電解技術使用水作為氧源，可產生高純臭氧，臭氧濃度較高且可現制現用。中國RoHS認證《國家統一推行的電子信息污染控制自愿性認證實施規則》及歐盟標準RoHS《關于限制在電子電氣設備中使用某些有害成分的指令》，都對電器電子產品中的鉛、汞、鎘、六價鉻等使用做出了嚴格限制。而目前國內外電催化產臭氧陽極主要采用氧化鉛催化劑，限制了其在更多領域的廣泛應用。環境友好型的非鉛陽極催化劑開發成為低壓電解制備臭氧的關鍵技術難題。

圖1：臭氧與電催化劑形成“五元環”結構

浙江工業大學王建國教授、鐘興教授團隊在國家自然科學基金杰出青年基金項目、國家自然基金委重大研發計劃集成項目、浙江省杰出青年等項目資助下，通過多尺度計算揭示臭氧與氧化鉛之間存在強相互作用，并且氧化鉛與臭氧分子形成了動態的“五元環”結構（圖1），形成相對穩定的“動態活性位”，即氧化鉛“晶格氧”和水分子中的“氧”發生交換。

基于穩定的“動態活性位”思路，進一步設計開發了少鉛及非鉛陽極電催化劑（圖1）。從熱力學角度揭示電解水產臭氧過程氧中間體在電催化劑表界面O?/O?吸附競爭機制，解決中性條件工業大電流密度下SPE電解水產臭氧發生器法拉第效率低的問題。從動力學角度揭示低壓電解臭氧發生器運行過程大電流密度下三維多孔結構調控傳質傳熱機制，解決SPE電解水產臭氧發生器散熱問題。同時優化SPE低壓電解臭氧器核心膜電極批量化制備工藝流程，開發新型高性能陰/陽極催化劑，取得了產業化關鍵技術突破。該新型無鉛電解臭氧發生器完全符合RoHS規定，產品可廣泛應用于工業、醫療、家電等領域。 

圖2：電催化產臭氧陽極催化劑及技術開發

王建國教授及所帶領團隊在工業電催化方向以“多尺度、智能計算-電催化劑-膜電極-SPE電反應器”為研究思路（圖2），研發生產綠色氧化劑（雙氧水、臭氧）及高附加值產品（氘氣、電子特氣等）。目前該團隊的低壓電解臭氧發生器技術已與浙江某企業完成1008萬知識產權所有權轉讓，加速推進無鉛低壓電解臭氧發生器批量化生產與產業化應用。