中科大鲍骏&张志荣NC：500小时稳定运行，高活性Ru-Ir双单原子催化剂的持久之道

结合原子分散的金属中心和独特电子结构的单原子催化剂（ SAC ）在各种能量转换反应中表现出潜在的应用价值。然而，在许多情况下 SAC 的性能仍然不令人满意，特别是对于多步和多电子反应。异质单原子体系整合了多种金属的优点，显示出通过协同作用突破 SAC 性能限制的潜力。异质单原子之间的相互作用可以优化单原子电子结构，从而提高催化活性。此外，异质单原子可以同时作为活性位点，协同调控中间体的吸附行为。因此，迫切需要开发有效的策略来调节异质单原子中的协同作用。

将异质单原子选择性地锚定在不同位点是调节其协同作用的有效策略。过渡金属氧化物表面的拓扑结构或缺陷提供了多样化的单原子锚定位点。由于锚定位点和单原子前驱体的电负性不同，异质单原子可以选择性地锚定在过渡金属氧化物的不同锚定位点上。锚定位点的差异导致异质单原子的电子结构和构型不同，从而影响其在协同催化过程中的功能。然而，对异质单原子中位点特异性协同作用的原子水平洞察仍然缺乏。

中国科学技术大学鲍骏研究员、张志荣研究员等研究人员 深入了解了异质单原子在氧析出反应（ OER ）中的位点协同作用。通过选择性地将 Ru 单原子锚定在氧的三重面心立方（ fcc ）空心位点上，将 Ir 单原子锚定在氧空位（ V _O ）位点上，制备了异质单原子催化剂 Ru _T Ir _V /CoOOH 。此外，还通过切换 Ru 和 Ir 单原子的锚定位点来制备 Ir _T Ru _V /CoOOH 。电化学测量表明，与 Ir _T Ru _V /CoOOH 相比， Ru _T Ir _V /CoOOH 表现出增强的 OER 性能。具体而言， Ru _T Ir _V /CoOOH 在 10 mA cm ^-2 电流密度下表现出 180 mV 的氧析出过电位，与 Ir _T Ru _V /CoOOH 的 270 mV 相比显著降低。一系列原位光谱表征和机理研究表明，位于三重面心立方空心位的 Ru 单原子可作为关键反应中间体的吸附位点，而位于 V _O 位的 Ir 单原子则通过氢键作用将关键反应中间体稳定在 Ru 单原子上。

相关研究成果2025年3月15日以“ Site-specific synergy in heterogeneous single atoms for efficient oxygen evolution ”为题发表在 Nature Communications 上。

位点特异性协同效应的揭示 ：研究揭示了异质单原子在氧析出反应（ OER ）中的位点特异性协同效应，即单原子的锚定位点不同，其协同效应和催化性能也不同。

异质单原子催化剂的合成策略 ：开发了一种合成异质单原子催化剂的有效方法，即通过选择性锚定单原子前驱体到过渡金属氧化物的不同位点，成功制备了 Ru _T Ir _V /CoOOH 和 Ir _T Ru _V /CoOOH 两种催化剂。

优异的电催化氧析出性能 ：