如今，开发经济、高活性和稳定性的析氧反应（OER）电催化剂是生产廉价水裂解系统和金属-空气电池的主要障碍之一。基于此，中科院理化技术研究所张铁锐研究员、南京理工大学阚二军教授和北京工业大学汪夏燕教授（共同通讯作者）等人报道一种通过热诱导相偏析工艺，制备了具有高氧化状态的亚纳米CoOx团簇合物，均匀分数在金红石型-TiO2载体（Co-TiO2）晶格中。通过电子和几何结构表征发现，CoOx团簇具有较高的氧化态（Co3+≈78.1%），其短程原子排列与Co3O4晶胞相似，稳定的局限于具有取代掺杂结构的TiO2晶格中。得益于CoOx团簇与TiO2载体之间的强相互作用，Co-TiO2表现出优良的内在活性和OER耐久性。在350 mV的过电位下，Co-TiO2的翻转频率（TOF）高达3.250 s-1，是目前同类测试条件下钴（Co）基活性材料OER性能最高的值之一，同时比活性（jBET）也高达0.361 mA cm-2。此外，在400 mV的恒定过电位下，30000 s的OER电流密度损失仅为6.5%，优于Co3O4和RuO2基准催化剂。密度泛函理论（DFT）计算等机理分析表明，Co位与其相邻的Ti原子之间发生电荷转移，从而触发了Co-Ti协同催化中心，其中OH*和O*优先吸附在Co和Ti的桥连位点上，具有良好的吸附能，为O2的生成提供了较低的能垒。Yong Yan et al. Substitutionally Dispersed High-Oxidation CoOx Clusters in the Lattice of Rutile TiO2 Triggering Efficient Co-Ti Cooperative Catalytic Centers for Oxygen Evolution Reactions. Adv. Funct. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adfm.202009610.2one
Adv. Energy Mater.综述：电催化ORR转化为H2O2：从均相到非均相电催化
过氧化氢（H2O2）是一种环境友好的氧化剂，广泛应用于化学工业、环境卫生和环境修复。目前，H2O2是通过蒽醌法来生产，该方法存在高能耗、副产物多等问题。因此，电化学合成H2O2作为一种可替代的、低成本的、小规模的、分布式的H2O2生产技术被广泛关注。基于此，中科院理化技术研究所张铁锐研究员和尚露博士（共同通讯作者）等人报道一篇关于近年来电催化氧化还原反应（ORR）制取H2O2的均相和非均相催化剂研究进展得综述。首先，作者介绍了氧化还原反应的基本原理，以及利用氧化还原反应制取过氧化氢的方法。接着，作者讨论了利用均相催化剂催化生成过氧化氢，还重点讨论了反应机理以及影响催化活性、选择性和反应动力学的因素。然后，作者介绍了近年来在非贵金属基纳米材料、碳材料和单原子催化剂上合成过氧化氢的最新突破，其中单原子催化剂是均相催化和均相催化之间的桥梁，同时也具有优异的性能，因此受到特别关注。最后，作者重点讨论了电化学ORR合成H2O2存在的挑战和机遇。Yulin Wang et al. Electrocatalytic Oxygen Reduction to Hydrogen Peroxide: From Homogenous to Heterogenous Electrocatalysis. Adv. Energy Mater., 2020, DOI: 10.1002/aenm.202003323.文章链接：1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.2020096102. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202003323
