对氧还原反应（ORR）机理的基本认识有助于高性能电催化剂的靶向性设计。

近日，天津大学梁砚琴，朱胜利教授报道了成功地合成了Cr₂O₃@Cr-N-C复合催化剂，系统地揭示了催化剂中不同活性位点在ORR过程中的作用。

文章要点

1）研究人员通过对D-氨基葡萄糖盐酸盐、CrCl₃·6H₂O和纳米SiO₂（直径约20 nm）的热解混合物进行刻蚀，成功地制备了Cr₂O₃@Cr-NC催化剂。实验结果显示，Cr₂O₃@Cr-N-C具有与目前最先进的催化剂相当的ORR活性，有望成为替代贵金属催化剂的理想候选催化剂材料。

2）研究发现，Cr₂O₃@Cr-N-C催化剂中存在两种活性位点通过2e^-+2e^-途径催化ORR。第一类活性位点（吡咯-N位点、石墨-N位点和Cr-N位点）将氧催化成过氧化氢，然后生成的过氧化氢被第二类活性位点（吡啶-N位点）进一步还原成水。在这两种活性位点的共同作用下，Cr₂O₃@Cr-N-C催化剂具有近4e^-ORR途径，从而表现出显著的ORR活性。此外，Cr₂O₃纳米颗粒的修饰在较低的过电位下起到了降低ORR Tafel斜率（加速电子转移）的作用。

这项研究对Cr₂O₃@Cr-N-C催化剂上多电子ORR过程的深入研究，为设计和合成高效稳定的非贵金属掺杂碳材料提供了合理的途径。

参考文献

H. Liu, S. Zhu, Z. Cui, Z. Li, S. Wu, Y. Liang, Unveiling the roles of multiple active sites during oxygen reduction reaction in Cr₂O₃@Cr-N-C composite catalyst, Journal of Catalysis (2021)

DOI：10.1016/j.jcat.2021.03.015

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2021.03.015