清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Bioinspired CoMn-Diatomic Superoxide Dismutase Nanozymes for High-Performance, Selective, and Long-Lasting H 2 O 2 Production

化学 催化作用 超氧化物歧化酶 超氧化物 组合化学 生物化学 生物物理学 立体化学 纳米颗粒 产量(工程) 活性氧
作者
Wenxin Sun,Yantao Wang,Guoshuai Liu,Hua Zou,S Wang,Xiaoguang Duan,Shijie You
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acscatal.6c02293
摘要

The practical deployment of electrochemical hydrogen peroxide (H2O2) production is severely hampered by the corrosive superoxide radicals (O2•−) generated at industrial current densities via a one-electron-transfer process, which rapidly degrade active sites and catalysts, consequently deteriorating long-term stability. Inspired by the natural manganese superoxide dismutase (Mn-SOD) enzyme, we designed a biomimetic CoMn-diatomic catalyst (CoMn-DACs), where the Co−N4 sites primarily drive the two-electron oxygen reduction reaction (2e− ORR) for the selective H2O2 production, while the adjacent Mn−N4 sites function as SOD-mimetic nanozymes, efficiently reversely converting O2•− radicals into H2O2, thus bypassing the destructive reaction pathway. Combined operando spectroscopy and density functional theory calculations reveal the dual functions of Mn sites in facilitating O2•− conversion and optimizing the *OOH adsorption energy on Co centers via the Co−Mn orbital coupling, which induces electronic structure redistribution and moderates the interaction between Co sites and oxygen intermediates toward highly selective and stable H2O2 production. Correspondingly, bioinspired CoMn-DACs achieve 99.3% H2O2 selectivity with an onset potential of 0.83 V (vs. RHE) and a maximum H2O2 production rate of 6.35 mM mgcat−1, surpassing the state-of-the-art catalyst, while maintaining 83.0−85.1% FE during 200 h continuous operation at 200 mA cm−2. A techno-economic analysis confirms the practical viability of this system, projecting a low H2O2 production cost of US$0.371 kg−1 when operated directly with ambient air, significantly outperforming the conventional anthraquinone process (US$1.50 kg−1). This work achieves durable electrosynthesis by emulating natural radical defense mechanisms, enabling enhanced stability and selectivity in energy-efficient H2O2 production.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
ZZzz完成签到 ,获得积分10
7秒前
ChatGPT完成签到,获得积分10
10秒前
15秒前
跳跳虎完成签到 ,获得积分10
17秒前
白华苍松发布了新的文献求助10
19秒前
fabius0351发布了新的文献求助10
25秒前
丘比特应助稳重的元瑶采纳,获得10
30秒前
Owen应助稳重的元瑶采纳,获得10
34秒前
田田完成签到 ,获得积分10
45秒前
ding应助研友_闾丘枫采纳,获得10
59秒前
香蕉觅云应助稳重的元瑶采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
负责的汉堡完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
研友_闾丘枫完成签到,获得积分10
1分钟前
白华苍松发布了新的文献求助10
1分钟前
Xulyun完成签到 ,获得积分10
1分钟前
solution完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zz应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
DLT完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
白薇完成签到 ,获得积分10
2分钟前
白华苍松发布了新的文献求助10
2分钟前
超级安阳完成签到 ,获得积分10
2分钟前
tetrakis完成签到,获得积分10
2分钟前
qzh006完成签到,获得积分10
2分钟前
葡萄柚完成签到,获得积分10
2分钟前
Dr.Dream完成签到,获得积分10
2分钟前
欣喜的涵柏完成签到 ,获得积分10
2分钟前
小米的稻田完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
Eraser完成签到,获得积分10
2分钟前
白华苍松发布了新的文献求助10
3分钟前
wood完成签到,获得积分10
3分钟前
doctor发布了新的文献求助10
3分钟前
3分钟前
fabius0351完成签到,获得积分10
3分钟前
房天川完成签到 ,获得积分10
3分钟前
学生信的大叔完成签到,获得积分10
3分钟前
高分求助中
论现代体育科学研究的方法学特征 1000
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Safety Pharmacology 500
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
Petrology and Plate Tectonics 500
A Handbook of User Experience Research & Design in Libraries 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6912007
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8604313
关于积分的说明 18259058
捐赠科研通 6321465
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3066881
关于科研通互助平台的介绍 2092903
邀请新用户注册赠送积分活动 2044108