原子分散的MNC(M指過渡金屬)材料是用于電化學(xué)氧還原(ORR)最有前途的催化劑，但MNC中真正的活性位點(diǎn)仍然難以捉摸。

因此，中國科學(xué)院王愛琴、楊小峰和廈門大學(xué)李劍鋒等人報(bào)道了一種兩步法合成具有均勻Cu^2+-N₄結(jié)構(gòu)的Cu-NC單原子催化劑，其具有優(yōu)異的ORR性能。

與Pt/C相比，該催化劑具有相當(dāng)?shù)幕钚院蛢?yōu)異的耐久性。通過X射線吸收光譜與理論計(jì)算相結(jié)合，確定了Cu-N₄到Cu-N₃以及進(jìn)一步到HO-Cu-N₂的動態(tài)演變。隨著電位的降低，Cu⁺/Cu²⁺比值的增加表明低配位的Cu⁺-N₃是真正的活性位點(diǎn)。

這項(xiàng)工作中展示的電化學(xué)工作條件下的活性中心以及電位驅(qū)動的結(jié)構(gòu)動力學(xué)提供了MNC作為ORR催化劑反應(yīng)機(jī)理的深入理解，有效指導(dǎo)高效低成本電催化劑的合理設(shè)計(jì)。

Dynamic Behavior of Single-Atom Catalysts in Electrocatalysis: Identification of Cu-N₃ as an Active Site for the Oxygen Reduction Reaction. Journal of the American Chemical Society, 2021. DOI:10.1021/jacs.1c03788