单原子位点（SAS）在氧还原反应（ORR）中经常发生结构重组，而价态和重构对活性中心的影响需要深入研究。

在此，黑龙江大学付宏刚教授，Lei Wang合理设计了具有均匀且精确的Mn-N4构型的Mn-SAS催化剂。

文章要点

1）研究人员利用操作同步加速器辐射来跟踪 ORR 期间活性中心的动态演化。在施加的电势下，Mn-N₄ 向 Mn-N₃C 并进一步向 Mn-N₂C₂ 构型的结构演化得到了阐明。同时，Mn的价态从+3.0增加到+3.8，然后减少到+3.2。当电势移除时，催化剂恢复到其初始 Mn^+3.0-N₄ 构型。

2）理论计算证明，这种连续的演化优化了活性中心的电子和几何结构。演化出的Mn^+3.8-N₃C和Mn^+3.2-N₂C₂构型分别调节O₂吸附并降低限速步骤的能垒。因此，它可以实现 0.99 V 的起始电位、超过 10,000 个循环的卓越稳定性以及在 0.85 VRHE 下 1.59 s^–1 的高周转频率。

目前的工作通过调节活性中心的价态和配置，为构建明确的 SAS 催化剂提供了新的见解。

参考文献

Miaomiao Tong, et al, Potential Dominates Structural Recombination of Single Atom Mn  Sites for Promoting Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202314933

DOI：10.1002/anie.202314933

https://doi.org/10.1002/anie.202314933