【催化】长春应化所&上海应物所Angew.Chem. 新型Cr单原子电催化剂有效抑制Fenton效应，酸性电解质高效ORR

通讯作者：邢巍研究员、葛君杰研究员、刘长鹏研究员、姜政副研究员

通讯单位：中国科学院长春应用化学研究所、中国科学院上海应用物理研究所

单原子催化剂（SAC）在降低电极材料成本方面具有巨大应用前景，可用于能量转换装置，如燃料电池和水电解。其特殊的配位环境和可调控的电子结构，使其具有非凡的催化性能。

单原子催化剂（SAC）由于其优异的电学性能，因此在催化氧还原反应（ORR）得到广泛关注，其中Fe-Nx SAC表现出最优异的活性。然而，Fe基催化剂通过Fenton反应受到氧化腐蚀严重的稳定性问题，大大限制了该类催化剂的广泛应用。

成果一览

近日，长春应化所的团队使用金属有机骨架作为锚定基底，首次制得Cr/N/C单原子催化剂，其中原子分散的Cr在基地以Cr-N4配位结构存在。该催化剂在酸性条件下表现出优异的ORR活性，最佳半波电位为0.773 V。更令人兴奋的是，Fenton反应得到有效抑制，因此最终的催化剂显示出极好的稳定性。

图文导读

图1 Cr单原子电催化剂合成示意图及形貌结构表征

图2 Cr单原子电催化剂EXAFS图

图3 Cr单原子催化剂电化学性能表征

图4 不同催化剂电化学性能对比

本文通过热解制得Cr SACs电催化剂，并在酸性条件下表现出优异的ORR性能及极好的稳定性。微观和光谱技术的组合分析证实Cr-N4配位构型是其高活性的主要原因。同时，由于Fenton反应得到有效抑制，该催化剂具有更高的耐久稳定性。这项工作可能有助于解决传统非贵金属催化剂的稳定性问题，并为深度探索热解SAC中M-Nx活性位点的催化机理提供了新模型。

文献信息

Single-Atom Cr-N4 Sites Designed for Durable Oxygen Reduction
Catalysis in Acid Media

(Angewandte Chemie International Edition，2019，DOI: 10.1002/anie.201906289)

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.20190628