近日，鄭州大學化工學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展。團隊通過精心設(shè)計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，當下的研究重點大多聚焦于d 區(qū)過渡金屬雙原子位點設(shè)計。而p區(qū)金屬和d區(qū)金屬之間潛藏的強烈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?；诖?，團隊設(shè)計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ORR 活性。該項研究證實了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)合基金重點項目和國家自然科學青年基金等資助。

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