通过调节分子催化剂的本征催化活性来提高其电催化性能具有重要的意义和挑战性。

有鉴于此，西湖大学徐宇曦研究员等人，报道了一种简单而有效的超分子组装策略，通过协同静电和π -π相互作用，诱导Co-TMPyP分子构象在化学转化石墨烯（CCG）上发生改变，从而在HER、ORR和OER反应中实现一种三功能的高性能分子电催化剂。

本文要点

1）这种独特的分子构象变化导致Co-N配位键缩短，并增强了电子从卟啉大环向金属离子的转移，从而优化了 Co-TMPyP 分子中催化活性中心的电子结构。因此，CCG上的Co-TMPyP（Co-TMPyP/CCG）作为三功能分子同时表现出对氧还原反应（ORR）、析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的显着电催化性能。

2）在10 mA cm^-2时，ORR的半波电位为0.824 V, HER的过电位为320 mV, OER的过电位为379 mV。不仅远远优于原始Co-TMPyP，而且在ORR、OER和HER各方面都是迄今为止分子催化剂中取得的最好的结果。

3）作为实际演示，Co-TMPyP/CCG 催化剂用于组装可充电锌-空气电池，在所有基于锌空气电池报道的分子催化剂中显示出最高的比容量（793 mAh g^-1）和功率密度（225.4 mW cm^-2）。

参考文献：

Kai Cui, et al. Supramolecular Modulation of Molecular Conformation of Metal Porphyrins toward Remarkably Enhanced Multipurpose Electrocatalysis and Ultrahigh-Performance Zinc–Air Batteries. Advanced Energy Materials, 2021.

DOI: 10.1002/aenm.202102062

https://doi.org/10.1002/aenm.202102062