阐明肼氧化反应（HzOR）在碳基催化剂上的反应机理，有利于合理设计新型HzOR电催化剂。

近日，北京航空航天大学王海宁，中南大学程义教授报道了具有M-N₄-C结构的碳纳米管（CNT）负载的原子分散的第一排过渡金属（MSA/CNT，M=Fe，Co，Ni）作为HzOR电催化剂。

文章要点

1）研究人员将CNT与金属前驱体在900 ℃和惰性气氛下热解，合成了过渡金属单原子催化剂（SACs）。像差校正的HAADF-STEM揭示了CNT表面负载的单个金属原子（CNT表面的高密度亮点）。此外，利用同步辐射X射线吸收光谱进一步研究了CNT负载的金属原子的配位结构。

2）研究发现，三种单原子催化剂上的HzOR主要遵循4电子反应途径产生N₂，以及可以忽略不计的1电子途径放出微量NH₃，而它们对HZOR的电催化活性主要由N₂H₄在催化剂上的吸收能决定。

3）实验结果显示，在三种MSA/CNT催化剂中，由于M-N₄-C构型中Fe相对于Co和Ni具有更高的电子电荷，以及N₂H₄在FeSA/CNT上的最低吸收能。因此FeSA/CNT具有最佳的HzOR电催化活性，优于CoSA/CNT 以及 NiSA/CNT。

参考文献

Jin Zhang, et al, Elucidating the electro-catalytic oxidation of hydrazine over carbon nanotube-based transition metal single atom catalysts, Nano Res., 2021

DOI: 10.1007/s12274-021-3397-9

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3397-9