具有非平面結(jié)構(gòu)的單原子催化劑SAC具有調(diào)控ORR反應(yīng)催化活性的獨(dú)特能力，這是因?yàn)椴粚?duì)稱配位結(jié)構(gòu)產(chǎn)生額外軌道重排。但是人們對(duì)于這種非平面SAC的系統(tǒng)性研究受制于如何構(gòu)筑非平面結(jié)構(gòu)非常困難，以及精確調(diào)控配位結(jié)構(gòu)的困難。
有鑒于此，天津大學(xué)梁驥教授、桑志遠(yuǎn)、北京航空航天大學(xué)郝維昌教授、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)金屬研究所尹利長(zhǎng)研究員等報(bào)道通過高通量篩選和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行結(jié)合，通過吡咯N原子構(gòu)筑三重配位非平面SAC位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高活性和選擇性2e- ORR電催化。
本文要點(diǎn)：
（1）
通過N配體的額外p軌道重排，在催化反應(yīng)中ppy-MN3催化劑的金屬d能帶中心和N配體的p能帶中心之間的能級(jí)差作為一個(gè)新描述符（Δ?d-p），能夠在傳統(tǒng)d能帶中心理論的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確的描述催化活性和電子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)因?yàn)镺OH*中間體和界面水分子之間的強(qiáng)氫鍵作用，ppy-ZnN3具有最好的2e- ORR催化活性（η=0.08 eV）和選擇性，而且2e- ORR反應(yīng)能壘最低。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，表明優(yōu)異的堿性電催化生成H2O2產(chǎn)率（43 mol g-1 h-1）和選擇性（92 %）。
（2）
這項(xiàng)研究展示了概念性的基于性能導(dǎo)向和精確配位結(jié)構(gòu)導(dǎo)向進(jìn)行設(shè)計(jì)非平面SAC用于高效電催化合成H2O2。更加重要的是，完善并且提高了d能帶理論的準(zhǔn)確性，能夠更好的預(yù)測(cè)非平面結(jié)構(gòu)催化位點(diǎn)的催化劑在各種電催化反應(yīng)中的應(yīng)用。 
參考文獻(xiàn)
Jingjing Jia, Zhenxin Li, Zhiyuan Sang, Xiaoqing Liu, Wei Peng, Rui Chen, Qiao Jiang, Xia Li, Zhizhen Ren, Weichang Hao, Lichang Yin, Jiachen Liu, Feng Hou, Ji Liang, High-throughput Design of Single-atom Catalysts with Nonplanar and Triple Pyrrole-N Coordination for Highly Efficient H2O2 Electrosynthesis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202421864
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202421864
