La condensación de vapor de agua a gotas genera peróxido de hidrógeno

Se demostró previamente por J. K. Lee et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 116, 19294-19298 (2019) que el peróxido de hidrógeno (H2O2) se produce espontáneamente en gotas de agua de tamaño micrométrico (microgotas), que se generan mediante la atomización de agua en volumen utilizando nebulización sin la aplicación de un campo eléctrico externo. Aquí informamos que el H2O2 se produce espontáneamente en microgotas de agua formadas por la condensación gota a gota de vapor de agua sobre sustratos a baja temperatura. Dado que la formación de peróxido es inducida por un fuerte campo eléctrico formado en la interfaz agua-aire de las microgotas, no son necesarios catalizadores ni sesgos eléctricos externos, así como productos químicos precursoras. Las observaciones a lo largo del tiempo de la producción de H2O2 en microgotas condensadas mostraron que el H2O2 se generaba a partir de microgotas con tamaños típicamente menores de ∼10 µm. La producción espontánea de H2O2 se observó comúnmente en varios sustratos diferentes, incluidos silicio, plástico, vidrio y metal. Los estudios con sustratos con diferentes condiciones de superficie mostraron que la nucleación y los procesos de crecimiento de las microgotas de agua condensadas gobiernan la generación de H2O2. También encontramos que el rendimiento de producción de H2O2 depende fuertemente de las condiciones ambientales, incluida la humedad relativa y la temperatura del sustrato. Estos resultados muestran que la producción de H2O2 ocurre en microgotas de agua formadas no solo por la atomización de agua en volumen, sino también por la condensación de vapor de agua, lo que sugiere que la oxidación espontánea del agua para formar H2O2 a partir de microgotas de agua es un fenómeno general. Estos hallazgos proporcionan oportunidades innovadoras para la química verde en interfaces heterogéneas, la autolimpieza de superficies y la desinfección segura y efectiva. También pueden tener importantes implicaciones para la química prebiótica.