近日，郑州大学化工学院张冰教授课题组在非对称配位双原子催化剂研究中取得重要进展。团队通过精心设计p区与d区金属间的p-d轨道杂化，成功调控了双原子催化剂的电子结构，显著提升了其氧电催化还原反应性能。
双原子催化剂具备更为灵活的活性位点以及金属间相互作用，目前已处于各类电催化反应的研究前沿。然而，当下的研究重点大多聚焦于d区过渡金属双原子位点设计。而p区金属和d区金属之间潜藏的强烈p-d轨道耦合，暗示着其在调控中心金属电子结构方面具备极大的潜力。基于此，团队设计了一种具备非对称配位结构的FeSn双原子催化剂（FeSn - C2N）。此催化剂于碱性电解质中展现出极为出色的氧还原反应（ORR）性能，光谱表征及理论计算阐明了p区Sn和d区Fe所产生的p-d轨道杂化作用，即触发电子离域并降低*OH质子化能垒，从而增强ORR活性。本工作证实了p-d轨道杂化的双原子催化剂在电催化领域存在的巨大潜力，并且为异核双原子催化剂的合理设计提供新思路。
研究成果以“p-d Orbital Hybridization Induced byAsymmetrical FeSn Dual Atom Sites Promotes Oxygen Reduction Reaction”为题，发表于国际权威期刊《Journal of the American Chemical Society》。论文第一作者为王孝臣硕士，通讯作者为尚会姗副研究员和北京理工大学陈文星副研究员。
该研究得到了国家区域创新发展联合基金重点项目和国家自然科学青年基金等资助。
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c03576
