ACS Catal.：金属中心与配位环境调控电催化中单原子稳定性

背景：单原子催化剂在电催化中具有高原子利用率和独特电子结构，但其稳定性受金属中心和配位环境的影响尚不明确。研究目的：耶鲁大学Jae-Hong Kim等系统评估了Fe、Co、Ni、Cu四种金属中心与O、B、N掺杂石墨烯配位环境对单原子催化剂在电催化硝酸盐还原中稳定性的影响。结论：原位X射线吸收光谱表明，Cu单原子最易团聚形成纳米颗粒，而Fe、Co、Ni较稳定；Cu的稳定性通过配位环境调控，顺序为Cu₁/N > Cu₁/O > Cu₁/B。密度泛函理论计算揭示Cu–N键最强键合强度和去金属化能是提升稳定性的关键。研究还发现催化活性与稳定性解耦，Cu₁虽最不稳定但氨产率最高，且Cu₁/O氨产率更高。本研究强调了原位表征在识别真实活性位点中的必要性，为设计高稳定性单原子催化剂提供了理论依据。