单原子催化剂的出现为绿色制备H₂O₂提供令人激动的前景，但是单原子催化剂如何优化局部结构，并且人们对于单原子催化剂的结构-性能关系仍不清楚。

有鉴于此，中国科学院城市环境研究所赵峰研究员、清华大学王定胜教授等报道发现微生物蛋白种的痕量Fe（浓度为278 mg/kg）能够作为反应物热解合成结构为FeN_5-xO_x（1≤x≤4）单原子Fe催化剂。

本文要点：

（1）

得到的单原子结构具有与非血红素Fe酶的结构类似，而且能够限域在微生物衍生的导电碳载体上，能够实现大电流密度电解反应。对7种代表性的微生物衍生化催化剂进行分析，结果表明其中含有0.05 wt % Fe单原子位点，导致H₂O₂选择性提高26 %。

（2）

优化的催化剂具有FeN₃O₂位点能够在流动相电解槽中实现93.7 %的H₂O₂选择性，在200 mA cm^-2电流密度的产率达到29.6 mol g^-1 h^-1。这项研究工作对痕量金属单原子位点的结构调控，为单原子催化剂的设计提供帮助和经验，有助于实现成本效益的H₂O₂生产。

参考文献

Xiao, X., Zhuang, Z., Yin, S. et al. Topological transformation of microbial proteins into iron single-atom sites for selective hydrogen peroxide electrosynthesis. Nat Commun 15, 10758 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-55041-z

https://www.nature.com/articles/s41467-024-55041-z