通过双电子氧还原（ORR）反应直接合成过氧化氢（H₂O₂）是工业蒽醌氧化过程的有希望的替代方案。然而，在ORR期间，对H₂O₂的选择性受到四电子途径的限制。

近日，新加坡南洋理工大学王昕教授，Tej S. Choksi报道了一种用于改善电催化H₂O₂合成性能的分子限制策略。

文章要点

1）结合第一性原理计算的实验表征表明，氨基蒽醌通过π-π相互作用被限制在孤立的MN_x位点上，从而形成约3 Å宽的纳米通道。用AQNH₂限制NiN_x位点后，H₂O₂的选择性从55%以下提高到80%以上，起始电位高达0.81 V。

2）研究发现，纳米通道的限域效应破坏了ORR中间体（例如OOH*）稳定性，促进了通过2e-途径来生成H₂O₂。此外，实验测定的由分子限制引起的起始电位和H₂O₂选择性的变化与由第一性原理构建的极限电位火山图相一致。

研究人员预计，这种通过控制吸附位点以外的非共价相互作用来调节ORR提高H₂O₂的选择性是合理设计电催化剂的一种具有应用前景的策略。

参考文献

Xiaogang Li, et al, Molecule Confined Isolated Metal Sites Enable the Electrocatalytic Synthesis of Hydrogen Peroxide, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202104891

https://doi.org/10.1002/adma.202104891