(纯计算)河南省科学院J. Am. Chem. Soc.: d-p杂化Fe-Sn-N6-C双原子催化剂上自旋态、活性中心与H吸附位点的协同作用用于增强氧还原反应

本研究针对单原子催化剂在氧还原反应（ORR）中受限于孤立活性中心和高吉布斯自由能垒的问题，采用密度泛函理论计算，系统研究了d-p杂化Fe-Sn-N6-C双原子催化剂的性能优化机制。研究背景为双原子催化剂通过相邻金属协同作用可显著提升电催化性能，但其深层调控机制尚不明确。研究目的在于揭示自旋态、活性中心类型及H吸附位点对ORR路径和选择性的协同调控规律。结论表明：O2在Sn活性中心上的吸附可显著降低O-O键直接解离能垒，高自旋态（S=2）下最低仅0.44 eV；单Sn中心选择性促进4电子路径生成H2O，而单Fe中心和双金属中心允许4电子和2电子路径共存；ORR选择性严格受H吸附位点调控，H结合在Fe侧N位点利于2电子路径生成H2O2，吸附在Sn位点则引导4电子路径。此外，研究构建了基于自旋调控参数的综合描述符，为异核双原子催化剂的理性设计提供了理论框架。