《科技日报》丨双金属单原子催化剂精确合成实现了单原子催化剂研究领域范式转变

科技日报记者 王祝华 通讯员 李天琦

11月1日，记者从海南大学获悉，该校海洋科学与工程学院教授饶鹏、邓培林、田新龙所在的团队推出了新的研究成果。成果发现，双金属单原子催化剂相邻金属位点间的协同效应，可以调制电子轨道间的相互作用，有效调控反应物或反应产物与活性位点间的吸附强度，从而优化其吸附形式，提高催化活性和稳定性，甚至还可以打破传统的中间产物吸附能间的线性比例关系，进而提高催化性能。该研究成果近日发表在国际期刊《德国应用化学》上。

饶鹏表示，双金属单原子催化剂是单原子催化剂研究领域的下一个范式转变，与单原子催化剂相比，双金属单原子催化剂往往展现出更为优异的催化活性和选择性。然而，当前学术界报道的大部分双金属单原子催化剂中的金属原子，大多随机分布在载体上。研究团队为了更精准地构筑具有明确邻位金属位点的双金属单原子催化剂数据库，提出了一种“预配位-限域”的策略。

研究团队通过具有特征配位属性的金属酞菁（如-F-和-OH-）选择性配位，合成具有明确金属对的双金属酞菁前体，再将双金属酞菁前体原位限域于碳载体骨架中，抑制了高温热解过程中的金属原子随机迁移，从而精确构筑了双金属单原子催化剂数据库。

研究团队还以CuNi-DSACs为模型，系统研究了通过预配位策略合成的双金属单原子催化剂的电催化应用潜力。CuNi-DSACs展现出了优异的CO2还原催化活性和稳定性，当其作为阴极催化剂组装成可充电Zn-CO2电池时，所组装的电池展现出良好的电池性能。理论计算结果揭示了相邻Cu和Ni位点间的协同作用是其优异催化性能的主要来源。

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