在細小的氧化物簇上，錨定原子分散的位點是有吸引力的新型催化材料。基于此，深圳大學王進教授和清華大學李亞棟院士（共同通訊作者）等人報道了一種電脈沖方法，以氮摻雜碳為載體，一步合成各種氧化物團簇上原子分散的Pt（Pt1-MOx/CN）。
測試發(fā)現(xiàn)，Pt1-MOx/CN顯示出氧還原反應（ORR）的高活性，半波電位為0.94 V，而原子分散的Pt在大Fe2O3納米顆粒上的催化性能較差。同時，具有Pt1-MOx/CN的Zn-空氣電池在-40 °C下具有優(yōu)異的性能，峰值功率密度為45.1 mW cm-2，循環(huán)穩(wěn)定性達120 h。DFT計算發(fā)現(xiàn)，Pt1-FeOx/CN是4e- ORR途徑的四個質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移步驟依次包括將O2還原為OOH*、O*、OH*和OH-。其中，OH*解吸是Fe/CN（-0.74 eV）、Pt1-Fe2O3/CN（-0.64 eV）和Pt1-FeOx/CN（-0.85 eV）模型上的決定步驟，而Pt/CN（-0.72 eV）上的O*到OH*的步驟是決定步驟。作者進一步研究了Pt原子為活性位點與氧原子相互作用的模型的部分態(tài)密度，表明Pt1-Fe2O3/CN、Pt1-FeOx/CN和Pt/CN中Pt原子的d-帶中心分別為-2.62、-2.67和-2.86 eV。Fe K-edge的XANES發(fā)現(xiàn)，Pt1-FeOx/CN的邊緣能量和白線強度略低于Fe2O3，表明Pt1-FeOx/CN中高度不飽和Fe物種的氧化狀態(tài)較低。在Pt L3-edge XANES中，Pt1-FeOx/CN的邊緣能量低于Pt1-Fe2O3/CN，表明Pt1-FeOx/CN中未被占據(jù)的Pt 5d態(tài)的能級更低。Pt1-FeOx/CN中Pt的價為~+1.8，并且通過FeOx的電荷轉(zhuǎn)移，Pt1-FeOx/CN中的Pt價降至~+1.4。Electrical Pulse Induced One-step Formation of Atomically Dispersed Pt on Oxide Clusters for Ultra-Low-Temperature Zinc-Air Battery. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202213366.https://doi.org/10.1002/anie.202213366.
