单原子催化剂（SACs）在高效多相催化中具有广阔的应用前景，但实际应用需要开发具有灵活几何结构的高密度活性中心。 目前，人们对主体骨架中单原子的动态形成过程缺乏了解，一直困扰着下一代SACs的可控合成。

基于此，阿德莱德大学乔世璋教授，Yao Zheng，中科院高能物理所Juncai Dong结合原位/非原位光谱测量和理论计算，充分阐明了具有金属-金属相互作用的高密度单原子的形成过程。

文章要点

1）研究人员发现高密度的Pt离子可以很容易地通过阳离子交换过程取代ZIF-67中的Co离子。这一过程符合硬-软-酸-碱（HSAB）原理，即客体金属与MOF配体之间的键比主体金属-配体键更强。

2）研究人员还证明了在热解过程中，由于第一壳层配位的演化，逐渐形成了Pt-Pt第二壳层配位。在氧的攻击下，Pt-N键被破坏以移除连接的咪唑配体，同时伴随着新的Pt-O键的形成。这种Pt-配体的转变优先于主体Co-配体的转变，这是形成Pt-O-Pt部分并诱导Pt-Pt相互作用的驱动力。

3）这两个过程都完成后，在钴氧化物晶格内得到了高密度的Pt单原子(~ 6 weight %, ~1.1 atom %)，具有Pt-Pt相互作用，表现出显著的催化活性。相反，违反这两个标准的混合系统会产生孤立的单原子或分离的纳米颗粒。

这项工作为构建具有金属-金属相互作用的高密度SACs提供了基本的见解。

参考文献

Jieqiong Shan, et al, The Dynamic Formation from Metal-Organic Frameworks of High-Density Pt Single Atom Catalysts with Metal-Metal Interactions, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202213412

https://doi.org/10.1002/anie.202213412