由于环境友好的操作和现场生产力，通过电催化氧气（O₂）生产单线态氧（¹O₂）在环境净化方面具有极大的兴趣。然而，O₂在催化剂表面的侧向构型会导致H₂O的形成，严重限制了¹O₂生产的选择性和活性。

基于此，南开大学展思辉教授（通讯作者）等人报道了一种稳健的N掺杂CuO（N-CuO）电催化剂，在N-Cu-O₃位点具有鲍林型（端接）吸附O₂，用于在直流电场下选择性生成¹O₂。

作者利用N-CuO电催化剂在直流（DC）电场下使用O₂直接电催化生产¹O₂，其中Cu-O₄的表面局部配位环境被调节为N-Cu-O₃部分。结果表明，在电催化作用（electrocatalysis, EC）过程中，通过调整N掺杂CuO的电子结构和配位环境，实现了¹O₂的选择性生成，与未掺杂CuO电催化体系中H₂O形成过程中产生的•OH中间体形成鲜明对比。

结合实验和密度泛函理论（DFT）计算研究，发现O₂在N-Cu-O活性位点上的吸附是“端接”型的，这促进了•OOH的形成，为¹O₂的选择性生成提供了一条有效的途径。该研究所提出的N掺杂剂策略适用于一系列过渡金属氧化物，为现有的高性能电催化¹O₂生产提供了通用的电催化剂设计方案。

Pauling-type adsorption of O₂ induced electrocatalytic singlet oxygen production on N-CuO for organic pollutants degradation. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-33149-4.

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33149-4.