선택적인 산소 환원을 통한 과산화수소로의 고활성 Co–N4 배위 모티프의 확인

산소 환원 반응(ORR)을 통한 과산화수소(H2O2)의 전기합성은 화학 산업에서 기본 제품을 얻기 위한 환경 친화적이고 지속 가능한 경로입니다. Co-N4 단일 원자 촉매(SAC)는 H2O가 주요 제품인 4e- ORR뿐만 아니라 2e- ORR에서도 높은 활성으로 주목받고 있습니다. 그러나 이 촉매 계열에서 CoN4와 ORR 메커니즘 간의 구조-기능 관계에 대한 기본 통찰은 여전히 부족합니다. 여기서 이론적 시뮬레이션과 실험을 결합하여, 피롤형 CoN4 (Co-N SACDp)가 주로 2e- ORR에 책임이 있는 반면, 피리딘형 CoN4는 4e- ORR을 촉진한다는 것을 밝혀냈습니다. 실제로 Co-N SACDp는 90시간 동안 흐름 전지에서 94%의 놀라운 H2O2 선택성과 2032mg의 뛰어난 H2O2 수율을 보이며, 산성 매체에서 보고된 대부분의 촉매보다 우수한 성능을 발휘합니다. 이론적 분석과 실험적 조사는 Co-N SACDp가 O2/HOO* 상호작용을 약화시키면서 H2O2 생성을 촉진한다고 확인합니다.