合理設(shè)計(jì)雙原子催化劑（DACs）所面臨的挑戰(zhàn)為構(gòu)建配位活性相關(guān)性提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。基于此，湖南大學(xué)劉承斌教授，唐艷紅教授，廣西大學(xué)危增曦助理教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了雙原子銅（Cu）、鈷（Co）中心配位殼（CSs）的變化對DACs在氧還原反應(yīng)（ORR）、析氧反應(yīng)（OER）和析氫反應(yīng)（HER）中的電催化活性的影響，建立了DACs的配位-活性關(guān)聯(lián)。

首先，本文采用受控的“前驅(qū)體-預(yù)選”方法制備了具有不同CS修飾的Cu, Co DACs。三種具有獨(dú)特配位環(huán)境的DACs被表征為次級S原子，它們分別與較低的CSs中的Cu, Co-N₆直接鍵合，與鄰近的CSs中間接鍵合，以及在較高的CSs中摻雜。

然后，從實(shí)驗(yàn)和理論上形成類似于行星-衛(wèi)星系統(tǒng)的配位關(guān)聯(lián)，其中衛(wèi)星配位原子（雜原子N, S）圍繞著不同軌道CSs中的Cu-Co雙原子實(shí)體。通過評價(jià)電催化活性指標(biāo)，確定了ORR、OER和HER中Cu和Co中心的電子結(jié)構(gòu)和電催化性能的差異。

相鄰CSs中Cu-S/Co-S的直接成鍵賦予金屬原子相對較低的價(jià)態(tài)（Cu +1.6），這有利于其在ORR中與ΔG_O*的正確成鍵。遠(yuǎn)距離CSs中Cu-NS/Co-N-S的間接成鍵導(dǎo)致金屬原子處于中等價(jià)態(tài)（Cu +1.8），通過與ΔG_OOH*實(shí)現(xiàn)最佳成鍵能促進(jìn)了OER。當(dāng)S原子被引入到距離較遠(yuǎn)的CSs中時(shí)，金屬原子獲得更高的價(jià)態(tài)（Cu +2.0），這有利于它們與HER中的ΔG_H*反應(yīng)。

此外，在不同的反應(yīng)中，在雙原子位點(diǎn)之間確定了特定的活性位點(diǎn)，同時(shí)還驗(yàn)證了該合成方法的可擴(kuò)展性和通用性，拓寬了其實(shí)際應(yīng)用范圍。

Coordination Shell Dependent Activity of CuCo Diatomic Catalysts for Oxygen Reduction, Oxygen Evolution, and Hydrogen Evolution Reaction. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202311664.

https://doi.org/10.1002/adfm.202311664.