氯碱电催化反应是现代化工领域处于基础和不可替代的作用，其广泛用于合成氯气。但是通常氯碱电催化反应需要非常高的过电势，而且生成氯的电流选择性很低，导致氯碱电催化反应消耗大量电能量。

有鉴于此，悉尼大学/国家纳米中心赵慎龙（Shenlong Zhao）、悉尼大学黄骏（Jun Huang）、中国科学技术大学谈浩（Hao Tan）等报道一种高活性的氧配位单原子Ru催化剂用于电催化海水溶液合成氯气。制备的Ru-O₄结构单原子电催化剂在1 M NaCl酸性介质（pH 1）电催化，达到10 mA cm-2电流密度仅需~30 mV过电势。

主要内容

（1）

修饰Ru-O₄单原子催化剂的流动相电解槽在1000 mA cm^-2电流密度能够稳定和选择性制备Cl₂。通过原位表征和理论计算展示了这种单原子RuO₄催化剂的性能达到RuO₂标杆催化剂，Cl^-离子选择性的吸附在单原子RuO₄的Ru原子，因此降低生成Cl₂的吉布斯自由能，提高生成Cl₂的选择性。

（2）

这项研究不仅深入理解电催化机理，而且有助于发展海水合成氯气的电催化剂。

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Yangyang Liu, Can Li, Chunhui Tan, Zengxia Pei, Tao Yang, Shuzhen Zhang, Qianwei Huang, Yihan Wang, Zheng Zhou, Xiaozhou Liao, Juncai Dong, Hao Tan, Wensheng Yan, Huajie Yin, Zhao-Qing Liu, Jun Huang & Shenlong Zhao,  Electrosynthesis of chlorine from seawater-like solution through single-atom catalysts. Nat Commun 14, 2475 (2023).

DOI: 10.1038/s41467-023-38129-w

https://www.nature.com/articles/s41467-023-38129-w