對于含 SA 催化劑，包括單原子催化劑 (SAC)，需要同時提高單原子 (SA) 的負載量和活性。然而，SAs 的快速自成核限制了負載，并且活性受到單調 SAs 上的吸附-能量縮放關系的限制。
近日，多倫多大學Zhiwen Chen, Chandra Veer Singh報道了g/TM雙空位引起的熱力學自我調節產生了一種新型的含SA催化劑，其中SA自發地從TM載體上拉出，即使石墨烯和載體之間的相互作用很弱，捕獲效率為100%單位為克/銅。此外，TM支撐促進了雙空位的產生并穩定SA，從而產生高負載、高穩定性的SA。
文章要點
1）由于Ni SA共存的低氧化態和深電子態，所設計的dv-g/Ni催化劑表現出高活性（UL=-0.40V）和對eNORR的選擇性。
2）在熱力學自我調節步驟中，載體中產生Ni空位，并且在吸附的NO*的幫助下，其遷移在動力學和熱力學上變得有利。遷移的Ni空位在釋放NH3*后回溯，實現dv-g/Ni和Ni5-dv-g/Ni之間的動態循環。
3）這種動態自我調節步驟導致NiSA協調環境的來回變化，這有助于規避eNORR中的縮放關系，從而提高活性(UL=-0.25V)。
這項工作揭示了實現高負載和高活性SA的新策略，增強了含SA催化劑（包括SAC）的競爭力。
參考文獻
Xue Yao, et al, Structural Self-Regulation-Promoted NO Electroreduction on Single Atoms, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c08936
https://doi.org/10.1021/jacs.3c08936
