上海科技大学物质科学与技术学院章跃标

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作为一种广泛使用的绿色化学品，过氧化氢在工业上采取条件苛刻的蒽醌氧化法。近年来，以氧气为单一原料的电催化还原法因具备条件温和、操作简捷和过程绿色的优点而广受关注。具备两电子氧气还原选择性的电催化剂是高效生产H2O2的核心。近年来，一种新兴的晶态多孔材料，即金属有机框架，因具备结构多样性与可设计性，在电催化应用方面展现出极大的潜力。
       通过构筑导电界面是提高金属有机框架导电性并改善电化学活性的一种有效方式，但其界面复合还有待于进一步优化。有鉴于此，上海科技大学章跃标教授团队在掺杂石墨烯基底上，通过溶剂热方法，调控了钴卟啉金属有机框架-石墨烯界面的取向，并研究了界面取向与电催化氧还原选择性之间的构-效关系。

       上海科技大学章跃标课题组通过优化钴卟啉金属有机框架-掺杂石墨烯界面取向，实现了电催化氧还原反应的选择性的调控。石墨烯基底中的吡咯型与石墨型氮杂原子掺杂，诱导钴卟啉金属有机框架共面堆叠于掺杂石墨烯基底上。其电化学氧还原动力学受O2化学吸附控制，遵循2电子还原的反应路径。在恒电位O2电解中，还原产物H2O2的法拉第效率高达93.4%。石墨烯基底中吡啶型氮杂原子的掺杂则助力电催化氧还原反应翻转数（TON）提升，其质量活性优于多数已报道的2电子氧还原电催化剂。结合电镜表征揭示，钴卟啉金属有机框架的四方晶格与石墨烯的六方晶格之间存在~38°的扭转角，以最大化其图片作用。X射线光电子能谱与X射线吸收谱进一步揭示了其中的基底效应：即通过这种共面堆叠，Co(II)活性位点的电子云密度被掺氮石墨烯所稀释。该研究为调控电催化反应活性中心提供了一种新视角。