过氧化氢（H₂O₂）作为一种环保型氧化剂，广泛应用于化工、医疗、环境修复等领域。传统工业中常用的蒽醌法生产H₂O₂严重依赖钯等贵金属催化剂。相比之下，电催化双电子氧还原反应（2e^- ORR）被认为是绿色合成H₂O₂的理想途径，但该过程缓慢的动力学特性需要高性能催化剂来驱动。

此前，应用于2e^- ORR的贵金属及d区非贵重过渡金属（如Fe、Co和Ni）催化剂已不乏报道，而p区金属原子受限于其d¹⁰电子结构特性，对其催化活性的调控则面临很大的挑战。鉴于此，北京理工大学赵娣研究员、张加涛教授，安徽大学柳守杰副教授及清华大学陈晨教授合作通过配位环境调控和串联催化策略，首次构建了一种具有原子级分散和纳米团簇位点共存的p区元素铋（Bi）基催化剂，其表现出优异的电催化2e^- ORR为H₂O₂的选择性及活性。

作者首先采用溶剂热法制备了高O配位数的Bi-MOF（CAU-17）前驱体，一定条件硫化后，通过调控煅烧条件，得到S和O原子共配位的原子分散Bi与纳米团簇Bi共存的Bi基催化剂（记为BiOS_SA/Bi_clu）。

BiOS_SA/Bi_clu催化剂表现出优异的电催化还原O₂为H₂O₂的性能，H₂O₂选择性达到95%。在H型电解槽中，0.15 V vs. RHE（电流密度为36 mA cm^-2）下获得11.5 mg cm^-2 h^-1的H₂O₂产率、高法拉第效率（~90%）以及优异的长期耐久性。

位点毒化实验和理论计算结果表明，BiOS_SA/Bi_clu催化剂中的Bi纳米团簇具有合适的电荷密度分布，是实际的催化活性位点；相邻不对称O, S配位的Bi单原子改变了Bi纳米团簇的电子结构，从而优化了结合能，减弱了关键中间体*OOH的化学吸附，增强了产H₂O₂的选择性。

最终，该Bi团簇和O、S 配位的Bi原子集成的独特结构在电催化2e^- ORR中表现出了高选择性、活性和稳定性，其出色的H电解池和流动池性能测试验证了该催化材料的优异性能。该工作首次为用于高选择性电催化2e^- ORR的Bi基催化剂提供了一种协同调控的新策略。