近日，在《德国应用化学》杂志上发表了一篇题为《Molecular Evidence for the Axial Coordination Effect of Atomic Iodine on Fe-N4 Sites in Oxygen Reduction Reaction》的研究论文。
氧还原反应（ORR）是能源转换和存储领域的关键过程，如燃料电池和金属空气电池等。Fe-N4位点作为一种高效的ORR催化剂，其性能优化一直是科研人员关注的焦点。本次研究，科学家们通过分子尺度的研究，揭示了原子碘在Fe-N4位点上的轴向配位效应。
研究方法：
研究人员采用电化学扫描隧道显微镜（ECSTM）技术，通过自组装方法，在I修饰的Au(111)表面成功构建了具有明确和均匀碘配位的Fe-N4模型催化体系。
研究发现：
1. 原子碘的轴向配位显著提高了FePc对ORR的电催化活性。
2. 原子碘通过调节Fe位点的电子结构，使其呈现出更高的自旋配置。
3. 碘配位的存在使活性中心与反应氧物种之间的相互作用减弱，从而使反应热力学更倾向于进行。
4. 通过原位ECSTM电位脉冲实验，明确了FePc在I/Au(111)上的反应动力学得到促进。
值得一提的是，研究还发现原子碘对Co-N4位点的活性提升并无显著效果，且未检测到电子重排现象。这表明，轴向配体与金属位点之间的适度相互作用是优化电子结构和催化行为的前提。
作者简介：
Dong Wang，中科院化学所研究员，专注于电极界面物理化学、纳米结构调控研究。发表200余篇国际论文，获6项专利。荣获国家杰出青年基金等，多次获得学术奖项。担任Chem. Mater.杂志顾问编委，40余次受邀国际会议报告。
参考文献：
Dong Wang, Xiang Wang, Zhen-Yu Yi, Yu-Qi Wang. Molecular Evidence for the Axial Coordination Effect of Atomic Iodine on Fe-N4 Sites in Oxygen Reduction Reaction. First published: 15 September 2024. https://doi.org/10.1002/anie.202413673
