對(duì)電化學(xué)界面動(dòng)態(tài)行為的基本理解對(duì)于電催化劑的設(shè)計(jì)和優(yōu)化至關(guān)重要?；诖耍?strong>南方科技大學(xué)王陽剛副教授（通訊作者）等人報(bào)道了他們通過具有顯式溶劑化的從頭算分子動(dòng)力學(xué)（ab initio molecular dynamics）模擬，重新研究了嵌入N摻雜納米碳中的一系列過渡金屬（M=Fe、Co、Ni、Cu）單原子位點(diǎn)的氧還原反應(yīng)（ORR）機(jī)制。作者已經(jīng)確定了電化學(xué)界面處所有質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移（proton-coupled electron transfer, PCET）步驟的解離途徑和由此出現(xiàn)的溶劑化氫氧化物物種。這種氫氧化物物種可以在遠(yuǎn)離活性位點(diǎn)的幾個(gè)水層處動(dòng)態(tài)限制在假吸附（pseudo-adsorption）狀態(tài)，并在小于1 ps的時(shí)間尺度內(nèi)以耦合方式響應(yīng)催化中心的氧化還原事件。在PCET步驟中，質(zhì)子物種（以中性/酸性介質(zhì)中的水合氫離子或堿性介質(zhì)中的水的形式）可以使假吸附的氫氧化物質(zhì)子化，而無需移動(dòng)到直接的催化劑表面。因此，這將反應(yīng)區(qū)域擴(kuò)大到直接催化劑表面之外，通過減輕傳質(zhì)限制來提高反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。該工作意味著在催化中，反應(yīng)物質(zhì)可能不一定與催化劑表面結(jié)合，而是被限制在活性區(qū)域中。Pseudo-adsorption and long-range redox coupling during oxygen reduction reaction on single atom electrocatalyst. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29357-7.https://doi.org/10.1038/s41467-022-29357-7.
