徹底了解從初始狀態演變的重構活性位點對于各種催化反應是至關重要的，因為它不僅促進了對催化機制的原子級理解，而且還指導了實際可用催化劑的設計。特別是在電化學反應條件下，反應過程中表面位點的重構現象涉及原子吸附，遷移和復合，這可能導致活性位點的形成或失活，決定了真正的催化效率，而不依賴于催化劑的初始狀態。

例如，在特定的還原電位下，Cu原子從金(Au)納米顆粒的角部位遷移到更穩定的(100)面，改變Au的電子結構并增強催化性能。重構后，活性位點不再是原來的原始結構，而是新形成的表面位點。因此，探索催化條件下的表面重構有助于更好地理解活性位點和催化途徑，同時也有助于設計更有效的催化劑體系。

近日，斯德哥爾摩大學袁家寅、廈門大學王宇成和南方科技大學羅光富等合成了一種碳負載的非金屬原子硒(Se)催化劑，并證實了Se在SeC₄構型中的原子分散構型。

實驗結果表明，在堿性介質中，最優的Se@C-1000催化劑對肼氧化反應(HzOR)表現出優異的活性，僅需?114 mV的電位就能產生1 mA cm^?2的電流密度。并且其經過5000個CV循環后，在10 mA cm^?2電流密度下的電位僅僅增加了3.5 mV；此外，Se@C-1000在固定電位下連續運行24小時后的電流密度僅下降12.4%，且反應后材料的結構幾乎保持不變，表現出優異的穩定性。

更重要的是，將Se@C-1000催化劑用作陽極的直接肼燃料電池(DHzFC)表現出0.88 V的開路電壓和244.9 mW cm^-2的功率密度，優于大多數報道的催化劑。

本文采用原位X射線光電子能譜和傅里葉變換紅外光譜(FTIR)，研究了原子分散的Se催化活性中心的動態重構過程。研究人員發現，初始的SeC₄會在堿性水溶液中預吸附一個*OH配體，然后在OH-SeC₄的反面位點發生N₂H₄分子的電化學氧化。理論計算表明，預吸附的OH基團從Se位點吸引電子，導致Se帶正電荷，Se-C鍵極性增強，從而提高了對HzOR的表面反應活性。

綜上，該項研究結果為原子分散的半金屬催化位點的重構機制提供了深層次的見解，并促進了它們在廣泛的能源系統中的實際應用。

Redirecting configuration of atomically dispersed selenium catalytic sites for efficient hydrazine oxidation. Matter, 2024. DOI: 10.1016/j.matt.2023.12.001