合理調控單原子催化劑（SACs）的配位環境是提高其活性的一個有前景但具有挑戰性的策略。鑒于此，揚州大學Xiaozhi Wang等通過簡單的熱處理將一個氧原子引入Co–N4位點的第二配位殼層，形成Co–N4–ON位點，從而促進光合作用過氧化氫（H2O2）生產。該修飾顯著改變了Co位點的電子結構，使得d帶中心更接近費米能級，并提升了Co–N4–CN的導帶，從而增強其還原能力。
本文要點：
（1）密度泛函理論（DFT）計算揭示，Co–N4–CN中的電荷重分布增強，且功函數降低，有利于O2的吸附。值得注意的是，Co–N4–CN表現出最低的O2吸附能，表明Co–N4–CN與O2之間的相互作用更強，這種相互作用通過軌道雜化和電荷轉移在它們的界面上進一步增強，導致O2活化能力的提升。優化后的Co–N4–CN催化劑展示了優越的O2還原能力，在H2O2解吸過程中具有最低的能量屏障。
（2）在中性條件下，其H2O2生產速率為3098.18 μmol g–1 h–1，是Co–N4–CN的2.6倍。此外，在自然陽光和常溫空氣條件下，該催化劑在連續流反應器中經過10小時測試后，仍能保持1967.79 μmol g–1 h–1的生產速率，突出了其耐久性和實用性。
Xiao Ge, Xinya Liu, Jinze Xu, Xiyang Zheng, Li-jiao Tian, and Xiaozhi Wang
ACS Nano Article ASAP
DOI: 10.1021/acsnano.5c02303
