面外配位铁单原子：为氧电还原反应注入新活力

目前单原子催化剂（SACs）在电催化氧还原反应（ORR）中催化效率不足。研究人员通过 “面外配位金属单原子” 策略，制备出含面外配位 Fe–N4位点的催化剂。该研究揭示结构 - 活性关系，为提升 SACs 性能提供新思路。

　　单原子催化剂（SACs）作为一类极具前景的材料，凭借其独特性质，在电催化氧还原反应（ORR）等领域备受关注。然而，当前 SACs 的催化效率仍不尽人意。合成的碳负载 SACs 大多采用平面 M–N_x构型，其电子结构欠佳，无法有效吸附 / 解吸中间产物，且周围微环境不利于底物扩散，在很大程度上阻碍了电子和物质传输。

在本研究中，采用新提出的 “面外配位金属单原子” 策略，可同时调控催化剂的电子结构和局部微环境，实现对单原子电催化剂活性的控制。通过金属有机框架（MOF）介导的方法，制备出了具有高密度面外配位 Fe–N₄位点的洋葱状碳，用于催化氧还原反应。

密度泛函理论计算、有限元方法模拟以及原位光谱电化学实验证实，面外配位铁单原子不仅能调节吸附质结合能，还能有效诱导强局部静电场，从而加快质子耦合电子转移过程的动力学。这项研究明确了弯曲构型在催化中的优势作用。