電催化二氧化碳還原反應(yīng)（CO2RR）為實(shí)現(xiàn)碳中和提供了一條清潔可持續(xù)的新途徑。然而，CO2RR是一個復(fù)雜的多相催化過程，涉及多種中間體和質(zhì)子偶聯(lián)步驟。以CO2還原為CO為例，催化劑必須增強(qiáng)*COOH中間體的吸附能，促進(jìn)質(zhì)子偶聯(lián)，同時減弱*CO中間體的吸附，促進(jìn)產(chǎn)物脫附。然而，由于活性位點(diǎn)與中間體吸附能之間的相互關(guān)系十分復(fù)雜，對這兩個方面同時優(yōu)化是一項挑戰(zhàn)。
近日，吉林大學(xué)的崔小強(qiáng)教授、鄭偉濤教授、張雷教授課題組構(gòu)建了一種具有動態(tài)演變結(jié)構(gòu)的不對稱配位Fe單原子催化劑（Fe-S1N3），利用該催化劑的自弛豫行為獨(dú)立調(diào)節(jié)了不同中間體的吸附能，顯著提高了CO2RR的本征活性。
作者發(fā)現(xiàn)由于S原子的幾何半徑較大，導(dǎo)致Fe-S1N3位點(diǎn)中第一殼層的S原子凸出平面，形成了較大的幾何畸變。在電催化CO2RR過程中，F(xiàn)e-S1N3位點(diǎn)對不同吸附中間體（例如：*COOH和*CO）表現(xiàn)出不同程度的自弛豫行為。這種自適應(yīng)性的動態(tài)結(jié)構(gòu)演變相對獨(dú)立的調(diào)節(jié)了活性位點(diǎn)與中間體之間的電荷轉(zhuǎn)移，從而打破了不同中間體吸附能的線性關(guān)系。 原位的XAFS測試證實(shí)在電催化CO2RR過程中Fe-S1N3位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯的自弛豫行為。并且發(fā)現(xiàn)單原子催化劑結(jié)構(gòu)的幾何畸變程度越大，其在電催化過程中的自弛豫行為越明顯。 該催化劑展現(xiàn)出了優(yōu)于大多數(shù)同類催化劑的選擇性（CO的法拉第效率為99.02%），優(yōu)異的本征活性（周轉(zhuǎn)率為7804.34 h?1）和良好的穩(wěn)定性。該研究為在原子尺度上精準(zhǔn)設(shè)計電化學(xué)CO2RR催化劑提供了新的見解，為開發(fā)高性能催化材料提供新的策略。 論文信息 Boosting Electrocatalytic Carbon Dioxide Reduction via Self-Relaxation of Asymmetric Coordination in Fe-Based Single Atom Catalyst Zhaoyong Jin, Dongxu Jiao, Yilong Dong, Lin Liu, Jinchang Fan, Ming Gong, Xingcheng Ma, Ying Wang, Wei Zhang, Prof. Lei Zhang, Prof.?Dr. Zhi Gen Yu, Prof.?Dr. Damien Voiry, Weitao Zheng, Prof.?Dr. Xiaoqiang Cui 文章的第一作者是吉林大學(xué)的博士研究生靳兆勇和焦東旭。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202318246
