在常温下通过电化学氧还原反应(ORR)生成过氧化氢(H₂O₂)是一种替代传统的耗能大的蒽醌工艺和不安全的氢气和氧气直接合成的绿色策略。它能够利用空气和可再生电力现场和分散地生产H₂O₂，用于各种应用。目前，H₂O₂电合成效率低，这进一步促使了人们通过可控的2e^- ORR途径探索无铂族金属（PGM）、高效、耐用的电催化剂和电极。原子分散的单金属中心催化剂已成为ORR中最有前途的不含PGM的电催化剂。进一步调整它们的中心金属中心、配位环境和局部结构以实现催化剂对通过2e^- ORR合成H₂O₂的高活性和选择性。

基于此，浙江大学侯阳，纽约州立大学布法罗分校武刚教授，麦克马斯特大学Drew Higgins综述了近年来开发原子分散的单金属中心催化剂用于选择性ORR为H₂O₂的研究进展。

文章要点

1）作者结合理论计算和先进的表征，以提供一个结构与性能的关系，指导合理的催化剂设计和有利的2e^- ORR工艺。

2）由于H₂O₂的氧化性质和衍生的自由基，作者强调了催化剂的稳定性和有效的解决方案，以提高催化剂对H₂O₂的耐受性。

3）如何将催化剂的固有性质转化为电极的性能，使之成为可行的应用，始终是一个巨大的挑战。因此，作者强调了电解槽开发过程中的关键性能指标和知识。基于理想的单金属中心ORR催化剂，该综述有望通过可持续和清洁的电化学方法促进电合成H₂O₂的发展。

参考文献

Xiaoxuan Yang, et al, Tuning Two-Electron Oxygen-Reduction Pathways for H₂O₂ Electrosynthesis via Engineering Atomically Dispersed Single Metal Site Catalysts, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202107954

https://doi.org/10.1002/adma.202107954