Angew：Fe单原子的不对称度对ORR活性的影响
学术
2025-01-28 12:47
山东
精确操控不对称配位构型并研究电子效应，能够调节单原子催化剂（SACs）的本征氧还原反应（ORR）活性。然而，由于配位不对称性与催化活性之间缺乏明确关系，使得SACs的理性设计模糊不清。有鉴于此，海南大学邓意达教授、天津大学郑学荣、维也纳工业大学Günther Rupprechter等报道提出了“不对称度”概念（asymmetry degree），用于定量描述不对称配位结构的构型，评估Fe SACs催化剂的活性基团的有效性。要点1. 这项研究建立了一个理论框架，通过构建一系列在第一或第二配位层掺杂非金属原子（B、P、S、Se和Te）的铁基SAC模型，阐明不对称度与ORR活性之间的火山型关系，这与Sabatier原理相符。随后，利用不对称度对预测的铁不对称活性基团的ORR活性进行实验验证。要点2. 理论计算和实验相结合的结果表明，具有适度不对称度的单原子基团展现出最佳的本征ORR活性，因为打破FeN4的平面正方形对称性可以改变Fe 3d轨道的电子排布，优化中间体的吸附-脱附强度，进而增强本征ORR活性。这种从几何和电子层面对于催化活性的基础认知，为设计具有不对称构型的高性能SACs提供更加合理的指导和帮助。
Yanhui Cao, Yuan Liu, Xuerong Zheng, Jingxia Yang, Haozhi Wang, Jinfeng Zhang, Xiaopeng Han, Yida Deng, Günther Rupprechter, Wenbin Hu, Quantifying Asymmetric Coordination to Correlate Oxygen Reduction Activity in Fe‐Based Single‐Atom Catalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2025DOI: 10.1002/anie.202423556https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202423556
