在酸中进行选择性双电子氧还原反应来合成过氧化氢（H₂O₂）极具挑战性，而且缺乏有效的非贵金属基电催化剂在很大程度上阻碍了这一反应的进行。尽管金属大环前景看好，但开发相对较少。促进其固有的催化活性或增加活性中心的表面暴露具有重要意义。

近日，苏州大学李彦光教授，Lu Wang，中科院福建物构所Tian-Fu Liu利用高通量密度泛函理论计算，筛选了32种不同类型的金属卟啉用于2e^-ORR合成H₂O₂。其中，钴卟啉具有最佳的ORR活性和选择性，理论过电位低至0.04 V。

文章要点

1）在理论预测的指导下，通过TCPP-Co在溶液中的自组装制备了氢键钴卟啉骨架。PFC-72-Co具有结构结晶度高、比表面积大、催化中心丰富等特点。

2）PFC-72-Co能在0.1MHClO4中用于电催化ORR高效稳定地获得H₂O₂，起始电位为0.68 V，在较宽的电势窗口内H₂O₂选择性>90%。此外，在0.55 V时，其TOF值估计为10.9 s⁻¹，远远超过其有机或无机竞争对手以及最先进的Pt/Pd-Hg合金。

研究展示了氢键金属卟啉框架的电催化作用，有望扩展这些有趣材料的潜在应用。

参考文献

Xuan Zhao, et al, Theory-guided design of hydrogen-bonded cobaltoporphyrin frameworks for highly selective electrochemical H₂O₂ production in acid, Nat Commun, 2022

DOI: 10.1038/s41467-022-30523-0

https://doi.org/10.1038/s41467-022-30523-0