在CoIII中心促进O2活化，显著提升电催化氧还原反应的性能

《Journal of the American Chemical Society》：Promoted O2 Activation at a CoIII Center for Significantly Improved Electrocatalytic Oxygen Reduction Reaction

氧还原反应中Sc3+促进的钴冠醚电催化性能提升及其机理研究。通过合成带有冠醚取代基的Co3+冠醚1并引入Sc3+离子，在0.5 M H2SO4中实现过电位降低170 mV，半波电位达0.78 V vs RHE，电荷转移数3.87。Sc3+通过稳定Co3?-超氧自由基复合物促进O-O键断裂，为低过电位氧还原催化剂设计提供新策略。

　　

在接近热力学平衡电位的条件下进行电催化氧还原反应（ORR）对于实现高效能量转换至关重要。然而，通常需要在高阴极电位下生成低价金属离子才能有效活化氧气（O₂）。在本研究中，我们报道了一种由Sc³⁺修饰的Co^III衍生物促进的O₂活化机制，该机制显著提升了ORR的电催化性能。我们合成了含有冠醚取代基的Co^III衍生物1。该衍生物能够与Sc³⁺离子结合，在乙腈溶液中ORR过电位降低了1.0 V，在0.5 M H₂SO₄溶液中降低了170 mV。重要的是，在0.5 M H₂SO₄溶液中，含有Sc³⁺的1的ORR半波电位为0.78 V（相对于RHE），并且电子转移数为3.87。研究结果表明，Sc³⁺的修饰有助于O₂与Co^III离子的结合和活化，生成Co^III–superoxo–Sc³⁺型衍生物阳离子自由基，并通过接受释放出的氢氧根离子来促进后续的O–O键断裂过程。