氧还原反应（ORR）被认为是电化学和催化领域最重要的电极反应之一，在各种可持续能源系统中发挥着不可替代的作用。单原子催化剂（SAC）具有许多独特的特性，例如卓越的催化性能、最大化的原子利用效率和精确定制的结构，作为贵金属催化剂的可行候选者显示出巨大的潜力。

近日，中科院化学所Dong Wang通过电化学扫描隧道显微镜 (ECSTM) 在分子尺度上研究了原子碘对氧还原反应 (ORR) 中 Fe-N₄ 位点的轴向配位效应。

文章要点

1）研究人员通过在 I 修饰的 Au(111) 表面上自组装铁 (II) 酞菁 (FePc)，轻松构建了一个具有明确和均匀碘配位 Fe-N₄ 位点的定义明确的模型催化系统。

2）轴向碘配体显著增强了 FePc 对 ORR 的电催化活性。轴向碘调节 Fe 位点的电子结构以产生更高的自旋构型。由于碘配体的存在，氧物种与活性中心之间的相互作用强度变弱，反应在热力学上更有利。

3）此外，通过原位 ECSTM 电位脉冲实验明确确定了 FePc 在 I/Au(111) 上的反应动力学。相反，轴向原子碘对提高 Co-N₄ 位点的活性无效，并且电子重排被发现是边缘性的，这表明轴向配体和金属位点之间的充分相互作用以优化电子结构和催化行为是轴向配体发挥有效作用的先决条件。

参考文献

Xiang Wang, et al, Molecular Evidence for the Axial Coordination Effect of Atomic Iodine on Fe-N4 Sites in Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202413673

DOI: 10.1002/anie.202413673

https://doi.org/10.1002/anie.202413673