在现代化学领域，开发高效的室温催化剂具有重要的意义，但在各种常见反应，这始终是一项长期存在挑战。

有鉴于此，郑州大学李顺方教授、任晓燕副教授等通过理论研究证实，二维多铁性材料Cr(h-fpyz)₂，其中h-fpyz=半-氟吡嗪（half-fluoropyrazine），[Cr(h-fpyz)₂]是一种颇具潜力的、可在室温下催化一氧化碳（CO）氧化反应的单原子催化剂（SAC）。

本文要点：

（1）

该催化反应的限速能垒仅为0.325 eV，反应速率达到3.47×10⁶ s^-1，比其单铁衍生物[Cr(pyz)₂]高六个数量级，这是因为两个协同效应。首先，Cr(h-fpyz)₂中配体的旋转更为灵活，有助于活化氧气O₂分子，同时促进电荷转移和自旋适配过程。其次，在Cr(h-fpyz)₂表面,O₂的吸附会产生明显更低的局部正电场，从而降低了极性CO分子所受到的静电排斥力。

（2）

这些发现为基于二维多铁性材料构建高效单原子催化剂提供帮助，能够利用多种自由度（如自旋、极性）在催化反应过程进行协同作用。

参考文献

Zhang, F., Wang, P., Zhu, Y. et al. Highly enhanced room-temperature single-atom catalysis of two-dimensional organic-inorganic multiferroics Cr(half-fluoropyrazine)₂ for CO oxidation. Nat Commun 16, 1580 (2025).

DOI: 10.1038/s41467-025-56863-1

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56863-1