华科王得丽/张建ACB：调整Co-N-C电催化剂的原子构型在酸性介质中高选择性的生产H2O2

氧还原反应（ORR）对于能量转换装置和绿色过氧化氢（H₂O₂）合成都是必不可少的。然而，有效地调整针对目标应用的氧还原选择性仍然是一个挑战。基于此，华中科技大学王得丽教授和张建副教授（共同通讯作者）等人报道了两种Co-N-C材料，其中包覆Co纳米粒子（Co_NP-N-C）和原子分散的Co原子强烈嵌入氮掺杂碳纳米管（Co_SA-N-CNTs），并成功实现了从四电子（4e^–）到二电子（2e^–）用于高性能H₂O₂生产。

在文中，作者通过调整结构性质，Co-N-C催化剂的ORR选择性可以有效地从4e^–途径转变为2e^–途径。所制备的Co_NP-N-C催化剂具有大量包裹在碳基质中的Co纳米颗粒，显示出独特的4e^– ORR性能。制备的Co_SA-N-CNTs以原子分散的Co原子为主，强烈嵌入氮掺杂的碳纳米管（CNTs）中，表现出高2e^–选择性和酸性H₂O₂生产的稳定性。

值得注意的是，当利用Co_SA-N-CNTs材料作为2e^– ORR催化剂时，组装的电极表现出约974±25 mmol g_cat^-1 h^-1的高H₂O₂产率，以及有效的降解各种有机污染物。

机理研究发现，其优异的2e^– ORR性能归因于原子分散的活性Co-N_x物种和CNTs的三维（3D）导电网络的综合优点。该工作提供了一种有效的策略，通过对特定应用的材料进行简单的结构调整来调整ORR选择性。

Tuning the atomic configuration of Co-N-C electrocatalyst enables highly-selective H₂O₂ production in acidic media. Appl. Catal. B Environ., 2022, DOI: 10.1016/j.apcatb.2022.121312.

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121312.