近日，我校化工与爆破学院吕浩源特任副教授联合陕西师范大学曹睿教授、厦门大学王斌举教授在金属卟啉分子电催化氧还原领域取得重要研究进展，研究成果以“A Trade-Off Between Thermodynamics and Kinetics of O2Binding for Highly Active and Selective Electrocatalytic Oxygen Reduction Reaction”为题发表于国际学术期刊Angewandte Chemie International Edition（中科院一区，Top期刊）。文章以安徽理工大学为第一完成单位，化工与爆破学院吕浩源特任副教授与福州大学冯键强副教授为论文共同第一作者。
在全球能源结构向清洁、高效、可持续加速转型的背景下，燃料电池与金属–空气电池等新能源器件，被视为实现碳中和的关键技术。而作为这类器件阴极的核心反应，氧还原反应（ORR）的催化效率会直接影响器件整体的能量转换效率。长期以来，开发同时具备高催化活性与四电子选择性的催化剂，是领域内关注的重要问题。传统钴卟啉分子催化剂本征活性较好，但在催化过程中的四电子选择性有待提高；引入分子口袋虽能显著提升选择性，却会因空间位阻阻碍氧气传输，导致活性下降；因此，活性与选择性难以兼顾成为制约ORR电催化剂发展的核心难题。
科研团队受天然细胞色素c氧化酶的催化机制启发，设计并合成了三种具有αααα构型且仅在分子口袋瓶颈处存在空间位阻差异的钴卟啉分子催化剂，通过精准调控分子口袋入口尺寸，成功兼顾了出色的活性和优良的选择性，实现了高性能四电子氧还原反应。
本工作从实验与理论层面阐明分子催化剂中O2结合热力学–动力学权衡机制，突破传统“选择性与活性不可兼得”的瓶颈，为设计高效、高选择性的ORR分子电催化剂提供了全新思路与理论基础，对推进非贵金属分子催化剂在清洁能源转换器件中的实际应用具有重要意义。该工作得到了化工与爆破学院学科高质量成果激励支持。
目标钴卟啉1、2和3的分子结构图与单晶结构
钴卟啉1、2和3的电化学测试
吕浩源，博士，校聘副教授。主要从事小分子活化方向的研究工作，研究领域包括分子电催化析氧反应和氧气还原反应等。目前在国内外权威学术期刊Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Sustain.Chem.Eng.、Chin.Chem.Lett.等上发表SCI论文10余篇。
