Angew.：通过优化双单原子电催化剂中的原子间距直接进行氧-氧裂解以实现高效的氧还原反应

单原子催化剂（SAC）上的氧还原反应（ORR）在能量转换装置中是可持续的。然而，单原子位点的原子可控制备和ORR的缓慢动力学仍然具有挑战性。

基于此，悉尼科技大学汪国秀教授，刘浩教授，张晋强博士，伍伦贡大学赖伟鸿博士（共同通讯作者）等人使用双功能配体辅助策略来预先控制金属单原子的距离，从而加速了酸性ORR的动力学。具体而言，在碳基底上合成的Fe-Zn双原子对表现出出色的ORR性能，在酸性电解质中具有0.86 V vs. RHE的超高半波电位。

本文通过DFT计算研究了Fe-Zn距离与ORR活性之间的关系。基于Fe-Zn@SNC的几种模型有两种ORR机制，不同的Fe-Zn距离范围从2.60到3.50 Å。

计算的自由能表明在Fe-Zn距离为3.16 Å的Fe-Zn@SNC模型上的直接O-O键断裂路径更有利，而Fe-Zn距离为2.64 Å和3.46 Å模型上的缓慢缔合路径更有利。通过改变Fe和Zn原子之间的距离，O₂的吸附构型和相应的ORR路径发生了变化。

作者对这些模型的理论ORR超电势进行了预测，结果表明只有当距离在2.88到3.26 Å的范围内，并且过电位小于0.3 eV时，才会发生直接O-O键断裂。

电子结构分析表明，与两个O原子的等效相互作用将使两个电子填充在O轨道的反键中，从而促进O-O键的断裂。与平衡的电荷分布相反，单电荷峰只能使一个位点的电子转移到O上，导致ORR只能通过缔合途径进行。

Direct Oxygen-Oxygen Cleavage through Optimizing Interatomic Distances in Dual Single-atom Electrocatalysts for Efficient Oxygen Reduction Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202301833.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202301833.

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