近日，鄭州大學(xué)化工學(xué)院張冰教授課題組在非對稱配位雙原子催化劑研究中取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)通過精心設(shè)計(jì)p區(qū)與d區(qū)金屬間的p-d軌道雜化，成功調(diào)控了雙原子催化劑的電子結(jié)構(gòu)，顯著提升了其氧電催化還原反應(yīng)性能。

雙原子催化劑具備更為靈活的活性位點(diǎn)以及金屬間相互作用，目前已處于各類電催化反應(yīng)的研究前沿。然而，當(dāng)下的研究重點(diǎn)大多聚焦于d 區(qū)過渡金屬雙原子位點(diǎn)設(shè)計(jì)。而p區(qū)金屬和d區(qū)金屬之間潛藏的強(qiáng)烈p-d軌道耦合，暗示著其在調(diào)控中心金屬電子結(jié)構(gòu)方面具備極大的潛力。基于此，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種具備非對稱配位結(jié)構(gòu)的 FeSn 雙原子催化劑（FeSn - C₂N）。此催化劑于堿性電解質(zhì)中展現(xiàn)出極為出色的氧還原反應(yīng)（ORR）性能，光譜表征及理論計(jì)算闡明了p區(qū)Sn和d區(qū)Fe所產(chǎn)生的p-d軌道雜化作用，即觸發(fā)電子離域并降低*OH 質(zhì)子化能壘，從而增強(qiáng)ORR 活性。該項(xiàng)研究證實(shí)了p-d 軌道雜化的雙原子催化劑在電催化領(lǐng)域存在的巨大潛力，并且為異核雙原子催化劑的合理設(shè)計(jì)提供新思路。

相關(guān)研究成果以“p-d Orbital Hybridization Induced byAsymmetricalFeSn Dual Atom Sites Promotes Oxygen ReductionReaction”為題，發(fā)表于國際權(quán)威期刊《Journal of the American Chemical Society》。論文第一作者為王孝臣碩士，通訊作者為尚會姍副研究員和北京理工大學(xué)陳文星副研究員。

該研究得到了國家區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國家自然科學(xué)青年基金等資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c03576