担载于固体材料的单原子催化剂受到人们的广泛关注，但是合理的设计高活性单原子催化剂仍非常困难，特别是催化活性位点的结构确定和催化剂的基底效应。

有鉴于此，中科院大连化物所章福祥（Fuxiang Zhang）、西北工业大学段志遥（Zhiyao Duan）等报道通过DFT理论计算设计筛选一系列不同金属酞菁，筛选并在碳纳米管上修饰单原子Co酞菁催化剂， 用于选择性ORR电催化。

本文要点

（1）

与传统的单原子异相催化剂不同，通过杂化单原子催化剂能够更好的设计筛选催化剂，理解ORR电催化机理。通过这种方法优化得到的Co单原子催化剂具有比均相催化剂更好的2e^- ORR选择性和催化活性。

（2）

电催化合成H₂O₂的起始电势为~0.85 V，H₂O₂选择性达到95 %。当单原子Co电极作为空气电极构筑空气呼吸流动电池器件，25 h连续工作的ORR的电流密度达到300 mA cm^-2，法拉第效率超过90 %。

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Wenjun Fan, Zhiyao Duan, Wei Liu, Rashid Mehmood, Jiating Qu, Yucheng Cao, Xiangyang Guo, Jun Zhong & Fuxiang Zhang, Rational design of heterogenized molecular phthalocyanine hybrid single-atom electrocatalyst towards two-electron oxygen reduction. Nat Commun 14, 1426 (2023).

DOI: 10.1038/s41467-023-37066-y

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37066-y