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M-N-C單原子催化劑（SACs）在電化學氧化還原反應中得到廣泛的應用，但是M-N-C催化劑的實用情況下的長期穩定性受到嚴重局限。

有鑒于此，香港城市大學劉彬教授、蘇州科技大學楊鴻斌教授、中國科學院大連化物所沈錚等研究兩種模型Cu-N-C SACs單原子的動態變化。

本文要點：

（1）

基于一系列原位表征技術，包括原位ATR-FTIR、原位XAS、準原位EPR、原位UV-Vis等表征技術，對不同Cu-N配位結構的Cu-N-C SACs催化位點，分別為Cu₁/N_pyri-C和Cu₁/N_pyrr-C位點在電催化還原CO反應（CORR），并且以理論計算進行補充。

（2）

研究結果表明，在Cu₁/N_pyrr-C上形成Cu納米粒子的速率比Cu₁/N_pyri-C上形成Cu納米粒子的速率快6倍。準原位EPR表征和原位UV-Vis光譜表征的結果表民，在CORR反應過程中原位生成氫自由基，并且攻擊Cu-N化學鍵，導致Cu²⁺刻蝕和還原為Cu納米粒子。理論動力學計算的結果表明由于Cu-N_pyri化學鍵更加穩定，因此Cu₁/N_pyri-C SACs比Cu₁/N_pyrr-C SACs的穩定性更高。

這項研究深化人們對于SACs在電催化反應中的失活機理，為設計新型穩定性更好的下一代SAC催化劑提供幫助。

參考文獻

Jie Ding, Lingyue Liu, Jian Zhang, Yuhang Liu, Hao Xu, Zheng Shen*, Hong Bin Yang*, Xinliang Feng, Yanqiang Huang, and Bin Liu*, Unraveling Dynamic Structural Evolution of Single Atom Catalyst via In Situ Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy, J. Am. Chem. Soc. 2025

DOI: 10.1021/jacs.4c17565

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c17565