陕西师范大学曹睿教授团队Chem. Soc. Rev：基于钴基电催化剂的选择性两电子与四电子氧还原反应最新研究进展

第一作者：梁作中

通讯作者：梁作中，曹睿

单位：陕西师范大学

氧还原反应（ORR）可通过四电子（4e⁻）和两电子（2e⁻）两种路径进行。其中，4e⁻ ORR以水（H₂O）为唯一产物，是燃料电池及金属-空气电池阴极的核心反应；而2e⁻ ORR则可用于电催化合成过氧化氢（H₂O₂）。在ORR的实际应用中，精准调控反应路径选择性至关重要，而理解结构效应对ORR选择性的影响是这一调控的理论基础。钴基电催化剂因具有高活性、低成本、易合成等优势，在ORR领域被广泛研究。更重要的是，通过合理设计其结构，钴基电催化剂可分别实现高选择性的2e⁻或4e⁻ ORR路径，因此成为研究ORR本征构效关系的理想模型体系。

本综述首先阐释ORR的反应机理与选择性评价方法，系统总结了具有2e⁻和4e⁻选择性的钴基电催化剂（尤其是钴卟啉类催化剂）的研究进展，归纳出调控ORR选择性的若干关键结构因素。基于此，对未来钴基ORR电催化剂的研究方向提出了针对性建议。该综述为高选择性4e⁻/2e⁻ ORR分子催化剂及材料催化剂的理性设计提供了科学依据，同时，钴基电催化剂的结构调控策略也为其他金属基ORR电催化剂的设计开发提供了重要启示。

Selective two-electron and four-electron oxygen reduction reactions using Co-based electrocatalysts

梁作中，陕西师范大学副研究员。2016年6月毕业于北京化工大学化学工程学院，获工学博士学位，导师陈建峰院士。2014年9月-2015年9月，在美国纽约大学化学系进行联合培养，合作导师Bart Kahr教授。2016年7月加入陕西师范大学化学化工学院曹睿教授团队，2019年晋升为陕西师范大学副研究员，2020年入选“陕西省高校科协青年人才托举计划”，2022年入选“2023年度陕西省青年科技新星”。近年来，主要从事新能源领域电催化析氧、析氢和氧还原反应等催化剂的设计、制备及其在电解水、氢燃料电池和金属-空气电池等器件的应用研究。近年来，主持国家自然科学基金面上项目（2项）、青年项目、陕西省重点研发计划和陕西省自然科学基金基础研究计划等多项，以（共同）第一作者或通讯作者在Chem. Soc. Rev. (2篇)、Angew. Chem. Int. Ed.（4篇）、Adv. Mater.（1篇）和J. Am. Chem. Soc.（1篇）等国内外知名学术期刊上发表论文30余篇，其中，高被引论文5篇，热点论文1篇。

曹睿，陕西师范大学教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，应用表面与胶体化学教育部重点实验室副主任。北京大学学士（2003），美国埃默里大学博士（2008），埃默里大学（2008-2009）和麻省理工学院（2009-2011）博士后。2011年加入中国人民大学，2014年调入陕西师范大学。曹睿教授的研究领域是分子电催化，通过发展新型金属卟啉/咔咯配合物分子催化体系，开展水氧化析氧、水还原析氢、和氧气还原等能源分子催化转化基础研究。主要研究方向包括：（1）分子催化反应机理研究；（2）分子催化剂构效关系研究；（3）分子催化剂多相化研究。以通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed.（24篇）、J. Am. Chem. Soc.（2篇）、Chem. Sci.（5篇）、ACS Catal.（7篇）等期刊发表论文170余篇；受邀撰写Acc. Chem. Res.评述文章，撰写Chem. Rev.（2篇）和Chem. Soc. Rev.（3篇）等综述文章；2011年入选国家海外高层次人才引进计划，2018年获得霍英东青年教师基金，2020年获得国际卟啉与酞菁协会“青年科学家奖”等荣誉；担任Chemistry Europe Award 评奖委员会委员；担任ChemSusChem编委会主席，Chem. Soc. Rev.编委和客座编辑，Chinese J. Catal.青年编委和客座编辑，Chinese Chem. Lett., J. Electrochem.和ChemPhysChem等期刊编委。