由于氯气的广泛用途，氯碱工艺在现代化学工业中发挥着不可替代的重要作用。然而，目前的析氯反应（CER）电催化剂的高过电位和低选择性导致了氯气生产过程中的大量能源消耗鉴于此，国家纳米科学中心赵慎龙等报告了一种高活性的氧配位钌单原子催化剂，用于在类似海水的溶液中电合成氯气。

本文要点：

（1）在含有1 M氯化钠的酸性介质（pH=1）中，带Ru-O₄分子的单原子催化剂（Ru-O₄ SAM）表现出仅为约30 mV的过电位，达到10 mA cm^-2的电流密度。令人印象深刻的是，配备有Ru-O₄ SAM电极的流动池在1000mA cm^-2的高电流密度下连续进行1000小时的电催化，显示出良好的稳定性和Cl₂选择性。

（2）操作特性和计算分析显示，与基准的RuO₂电极相比，氯离子更倾向于直接吸附在Ru-O₄ SAM上的Ru原子表面，从而导致吉布斯自由能垒的减少和CER期间Cl₂选择性的提高。这一发现不仅为电催化的机制提供了基本的见解，也为海水电化学合成氯提供了一条有希望的途径。

Liu, Y., Li, C., Tan, C. et al. Electrosynthesis of chlorine from seawater-like solution through single-atom catalysts. Nat Commun 14, 2475 (2023).

DOI: 10.1038/s41467-023-38129-w

https://doi.org/10.1038/s41467-023-38129-w