赵峰/王定胜Nat. Commun.：微生物蛋白衍生单原子位点高效电合成H2O2
学术
2025-01-03 20:21
上海
单原子催化剂的出现为绿色制备H2O2提供令人激动的前景，但是单原子催化剂如何优化局部结构，并且人们对于单原子催化剂的结构-性能关系仍不清楚。有鉴于此，中国科学院城市环境研究所赵峰研究员、清华大学王定胜教授等报道发现微生物蛋白种的痕量Fe（浓度为278 mg/kg）能够作为反应物热解合成结构为FeN5-xOx（1≤x≤4）单原子Fe催化剂。要点1. 得到的单原子结构具有与非血红素Fe酶的结构类似，而且能够限域在微生物衍生的导电碳载体上，能够实现大电流密度电解反应。对7种代表性的微生物衍生化催化剂进行分析，结果表明其中含有0.05 wt % Fe单原子位点，导致H2O2选择性提高26 %。要点2. 优化的催化剂具有FeN3O2位点能够在流动相电解槽中实现93.7 %的H2O2选择性，在200 mA cm-2电流密度的产率达到29.6 mol g-1 h-1。这项研究工作对痕量金属单原子位点的结构调控，为单原子催化剂的设计提供帮助和经验，有助于实现成本效益的H2O2生产。Xiao, X., Zhuang, Z., Yin, S.et al. Topological transformation of microbial proteins into iron single-atom sites for selective hydrogen peroxide electrosynthesis. Nat Commun 15, 10758 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-55041-zhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-55041-z
