电化学2电子氧还原反应（2e^- ORR）为制备H₂O₂提供一种价格优势且环境友好的途径，但是由于存在竞争性的生成H₂O的4e^- ORR反应，限制了生成H₂O₂的选择性。因此，如何在低电压下得到高H₂O₂选择性仍然是个挑战。

有鉴于此，奥克兰大学Geoffrey I.N. Waterhouse、王子运等基于第一性原理DFT理论计算的结果，发现调控Co单原子的第一配位球能够降低*OOH吸附强度，促进H₂O₂选择性。

本文要点：

（1）

通过将Co-N-C催化剂的Co-N_xO_4-x的第一配位球进行调节，特别是将Co-N替换为Co-O，实现了弱化*OOH吸附强度，促进H₂O₂选择性。

（2）

合成了一系列N掺杂碳作为载体的Co-N_xO_4-x活性位点，能够研究2e^- ORR催化活性和选择性之间的平衡。发现反式-Co-N₂O₂位点具有优异的催化活性和H₂O₂选择性，能够实现12.86 的H₂O₂产率，在100 h流动相电解的半电池的能量效率达到0.07 mol_H2O2 g_cat^-1 J^-1。

参考文献

Kai Sun, Ruihu Lu, Yuge Liu, Joshua Webb, Muhammad Hanif, Yufei Zhao, Ziyun Wang, Geoffrey I.N. Waterhouse, Balancing Activity and Selectivity in Two-electron Oxygen Reduction through First Coordination Shell Engineering in Cobalt Single Atom Catalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202416070

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202416070