近日， 哈尔滨工业大学化工与化学学院王振波教授团队在氧还原反应电催化剂研究领域取得重要进展。团队提出轴向硫配位调控双原子活性位点电荷对称性的策略，构筑了轴向硫配位Co-Zn双原子催化剂，实现了宽pH条件下高效稳定的氧还原反应。研究成果以 《 轴向硫配位打破Co-Zn双原子催化剂电荷对称性实现高效氧还原反应 》 （Breaking Charge Symmetry in Co-Zn Dual-Atom Catalyst with Axial Sulfur Coordination for Efficient Oxygen Reduction Reaction）为题， 发表于国际化学领域权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。该成果为双原子催化剂局域电子结构的精准调控及高性能氧还原电催化剂的理性设计提供了新思路。
针对传统双原子催化剂局域电荷分布相对对称、不利于氧还原过程中O-O键极化与断裂这一科学问题，王振波教授团队通过理论计算筛选不同硫配位构型，并采用分子笼限域配位策略成功构筑轴向硫配位Co-Zn双原子催化剂（Co-Zn@SNC）。研究表明，轴向S能够调控Co活性中心的轨道与电子结构，并与相邻Zn位点产生协同作用，打破Co-N4局域配位环境的电荷对称性，从而优化关键*OOH中间体的吸附强度，促进O-O键活化并降低氧还原反应能垒；同时，该电子结构调控还增强了活性位点抵抗质子化和金属流失的能力，提高了催化剂的结构稳定性。实验结果表明，Co-Zn@SNC在碱性、中性和酸性电解质中表现出优异的催化活性与稳定性，并于锌空气电池和微生物燃料电池中同样表现出良好的能量转换性能与运行稳定性。该研究从原子尺度揭示了轴向配位与双金属协同作用调控氧还原反应的机制，为构筑非对称双原子活性位点以及开发高性能能源转换电催化剂提供了新的设计策略。
轴向硫配位策略构筑电荷非对称Co-Zn双原子催化剂
哈工大为第一通讯单位。化工与化学学院博士研究生邹吉祥与深圳大学博士后沈力晓为论文共同第一作者。化工与化学学院王振波教授、赵磊教授、颜美副教授和果崇申教授为论文共同通讯作者。该研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省重点研发计划、黑龙江省自然科学基金等项目资助。
论文链接：http://doi.org/10.1002/anie.2911991
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