鈷（Co）基單原子催化劑是析氧反應(yīng)（OER）的可能候選催化劑，但在有限的優(yōu)化空間中，僅使用Co金屬位點進一步提高性能仍具有挑戰(zhàn)性。
基于此，北京理工大學李煜璟研究員和香港理工大學黃勃龍教授（共同通訊作者）等人報道了一種具有優(yōu)化的內(nèi)在OER性能的Co-Fe雙原子催化劑，并研究了單個金屬位點的作用。優(yōu)化后的Co/Fe-SNC雙原子催化劑具有OER活性，在電流密度為10 mA cm-2時，過電位為240 mV，轉(zhuǎn)換頻率（TOF）為146 s-1。通過密度泛函理論（DFT）計算，作者研究了Co/Fe-SNC顯著OER性能的機理。對于費米能級（EF）附近的成鍵軌道和反鍵軌道，Co/Fe-SNC表現(xiàn)出強烈的軌道耦合，特別是在Co和Fe SA位點附近。Co-SNC和Fe-SNC中不存在SA位點之間的耦合，導致晶格內(nèi)的位點間電子轉(zhuǎn)移減弱。Fe-SNC顯示出比成鍵軌道更強的反鍵軌道，進一步降低了電活性。對于Co/Fe SNC，Co-3d軌道在EV-0.33 EV（EV=0 EV）處顯示出接近費米能級的尖銳峰，表明OER具有強電子耗盡能力的高電活性。對于Co-SNC，不同的Co位點顯示出不同的電子結(jié)構(gòu)。與S配位的Co位點有利于高電活性，而與N位點配位導致3d軌道的降低，導致電活性降低。兩種類型的Fe-3d軌道在EF附近都表現(xiàn)出明顯的eg-t2g分裂，揭示了OER過程的電子轉(zhuǎn)移勢壘。Co/Fe SNC在EV-0.86 eV處的最高d-帶中心而具有優(yōu)異的電活性，F(xiàn)e/SNC和Co/SNC的d-帶中心分別為EV-0.88 eV和EV-1.01 eV。Fe的3d軌道在OER期間保護Co位點，以保持對反應(yīng)物和中間體的高電活性。Adjacent Fe Site Boosts Electrocatalytic Oxygen Evolution of Co Site in Single-Atom-Catalyst through a Dual-Metal-Site Design. Energy Environ. Sci., 2023, DOI: 10.1039/D2EE03930C.https://doi.org/10.1039/D2EE03930C.
