通过电催化两电子氧还原反应（2e⁻ ORR）原位、分布式地产H₂O₂，是替代传统蒽醌法集中生产、避免H₂O₂储运风险的绿色技术。开发在碱性或中性条件下具有高选择性、高产率和高稳定性的非贵金属电催化剂，是推动该技术应用的核心。单原子催化剂，尤其是具有Co-Nₓ配位构型的催化剂，在2e⁻ ORR中展现出了极大的潜力。然而，将单原子位点锚定在具有优化传质结构和高比表面积的载体上，仍然充满挑战。本研究采用软模板法，首先合成了具有三维互联、均一介孔（~10nm）结构的氮掺杂碳球（MCS）。随后，通过浸渍和二次热解，将钴以原子级分散的Co-Nₓ构型精准地锚定在介孔碳球的内外表面上。这种独特的三维互联介孔结构，为O₂的扩散和H₂O₂产物的快速导出提供了畅通无阻的通道，避免了H₂O₂在催化剂表面的过度积聚和分解。

  电化学旋转环盘电极（RRDE）测试表明，该Co-N-MCS催化剂在0.1M KOH溶液中，在很宽的电位范围（0.2-0.7V vs. RHE）内，对H₂O₂的选择性高达90%以上。在流通式气体扩散电极上进行长时间恒电位电解，H₂O₂的累积浓度可达1500mg/L以上，法拉第效率保持在85%以上，并且催化剂展现出了出色的长期运行稳定性。X射线吸收精细结构谱（XAFS）和DFT计算证实，催化剂中的Co是以Co-N₄构型单分散的，且该构型对关键反应中间体*OOH具有最优的吸附能，是2e⁻ ORR高选择性的根源。该研究通过载体介观结构和活性位点原子构型的协同优化，为高效电合成H₂O₂的催化剂设计提供了成功的范例。

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