Cr-N₄单原子催化剂

酸性介质产过氧化氢

突破酸性2e⁻ ORR非贵金属催化剂局限于钴基体系的现状，通过自发轴向氧配位平衡铬中心过强的氧亲和力，实现高选择性H₂O₂生成，且耐浸出、副反应少。

Luo, Ergui · Jingyi, Liang · 王献 · Jiang, Luozhen · 胡天军 · 张俊明 · 葛君杰 · 贾建峰

Science Bulletin 2025

参数信息

H₂O₂选择性

92 %

H₂O₂产率

202 mmol g_cat⁻¹ h⁻¹

技术优势

打破钴基垄断

首次证明热解Cr-N₄催化剂可用于酸性2e⁻ ORR，为催化剂设计提供了钴以外的新选择。

抑制副反应

Cr基催化剂对H₂O₂相关副反应活性极低，减少产物分解，提高累积浓度。

耐酸不浸出

金属组分在酸性条件下稳定，可长时间运行而不损失活性。

应用场景

• 酸性氧还原催化剂：提供Co基催化剂以外的酸性ORR候选材料，突破体系限制。
• 过氧化氢电合成：高效电合成H₂O₂，抑制副反应，提高产物累积浓度。
• 单原子电催化剂：Cr-N₄单原子位点通过轴向配位调节催化性能，指导新型单原子催化剂设计。
• 非贵金属催化：以地球丰产元素Cr替代Co，降低催化剂成本。