得益于其較高的工作電位，電催化氧還原反應不僅可以用作燃料電池的陰極反應，還可以用來制備過氧化氫。然而氧還原反應的選擇性一直是一個令人棘手的問題：一方面，在四電子反應的應用中，由二電子路徑產生的少量過氧化氫可能會通過芬頓反應破壞離子交換膜，影響器件穩定性；另一方面，在二電子路徑制備綠色過氧化氫應用中，四電子反應的存在會降低制備的能量利用效率，增加成本。為了解決上述問題，需要研究者們在原子級別維度上探究氧還原選擇性的影響因素。
本文發現通過調整金屬活性中心周圍氮原子的配位情況，可以改變活性中心在原位條件下發生的“躍遷”行為，繼而可以大幅度提升催化劑的性能。
圖4?四電子路徑選擇性的提高
總結與展望：1.由于原位光譜測試是在2021年進行的，受限于社交疏離政策對于實驗室安全的限制，實驗使用的是空氣而非氧氣，這也導致了原位光譜測試中信號的變化較弱，作者認為未來有條件的情況下應該在氧氣條件下進行測試。2.HERFD-XANES測試相對于傳統的XANES測試，具有更好的energy resolution，但同時其信號強度也遠遠更弱，加上本次研究的催化劑為單原子催化劑，這也是原位光譜測試信號變化較小的另一個可能因素。3.作者觀測到原位條件下催化劑金屬中心的“躍遷”現象，該現象改變了反應中間體的生成速率。作者認為“躍遷”是由于施加的電壓所引起的。但是也不能排除施加電壓后產生了中間體，中間體吸附在金屬位點上，引起了“躍遷”現象。故究竟是催化劑“躍遷”現象導致了中間體的生成速率的改變，還是中間體的生成導致催化劑金屬中心“潤”了，需要未來在惰性氣體條件下進行對比實驗。4.未來需要更詳細的理論計算來解釋為何對于Co-Nx催化劑，更好的O2* hydrogenation速率會導致更高的二電子選擇性。
Runjia Lin,?Liqun Kang,?Karolina Lisowska,?Weiying He,?Siyu Zhao,?Shusaku Hayama,?Graham J. Hutchings,?Dan J. L. Brett,?Furio Corà,?Ivan P. Parkin,?Guanjie He
Angewandte Chemie International Edition
DOI:?10.1002/anie.202301433
