非平面 Zn-N₃ 单原子催化剂

高效产过氧化氢

一种具有非平面三吡咯氮配位结构的 Zn-N₃ 单原子催化剂，经高通量筛选与实验验证，在碱性条件下展现出优异的 2e⁻ 氧还原催化活性与选择性，实现了过氧化氢的高效电合成。

Jia, Jingjing · Zhenxin, Li · Sang, Zhiyuan · 刘晓庆 · 彭炜 · Chen, Rui · 李霞 · Zhizhen, Ren · 郝维昌 · 尹利长 · 刘家臣 · 侯峰 · 梁骥

Angewandte Chemie - International Edition 2024

具体参数

H2O2 产率

{'zh': '43', 'en': '43'} mol g⁻¹ h⁻¹

H2O2 选择性

{'zh': '92', 'en': '92'} %

2e⁻ ORR 理论过电位

{'zh': '0.08', 'en': '0.08'} eV

技术优势

活性达理论极限

理论过电位仅 0.08 eV，接近理想催化剂的热力学极限，大幅降低驱动反应所需过电位。

高选择性产 H2O2

碱性条件下 H2O2 选择性达 92%，有效抑制 4e⁻ 副反应，降低产物分离成本。

筛选与验证闭环

高通量理论筛选与实验验证结合，提出的 Δԑd-p 描述符可准确预测非平面 SAC 的活性，加速催化剂开发。

应用场景

• 氧还原电催化：提供对 ORR 2e⁻ 路径高活性和选择性的非平面单原子催化剂。
• 过氧化氢电合成：用于碱性条件下现场电合成 H2O2，避免高浓度过氧化氢运输风险。
• 单原子催化材料：提供一种具有非平面三重吡咯氮配位结构的 Zn-N3 模型催化剂。
• 单原子催化剂设计：示范高通量筛选与 Δԑd-p 描述符在非平面 SAC 设计中的应用。