具有協(xié)同雙核活性位點(diǎn)的雙原子催化劑有可能打破氧還原反應(yīng)中成熟的單原子催化劑的線性標(biāo)度關(guān)系；然而，設(shè)計(jì)具有合理局部微環(huán)境以實(shí)現(xiàn)高活性和選擇性的雙原子催化劑仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
在這里，四川大學(xué)Xikui Liu，Chong Cheng設(shè)計(jì)了一種雙苯并菲梯形聚合物，其在 Ketjenblack 基質(zhì)上具有明確定義的密集雙核鈷位點(diǎn)。
文章要點(diǎn)
1）完全共軛的梯形結(jié)構(gòu)和碳基質(zhì)之間的強(qiáng)電子耦合效應(yīng)增強(qiáng)了鈷中心和氧中間體之間的電子轉(zhuǎn)移，從而誘導(dǎo) Co(II) 的 3d 電子從低自旋躍遷到高自旋躍遷。
2）原位技術(shù)和理論計(jì)算揭示了 Co2N4O2 活性位點(diǎn)和反應(yīng)中間體的動態(tài)演變。
3）在堿性條件下，該催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原反應(yīng)活性，起始電位為1.10 V，半波電位為1.00 V，經(jīng)過30,000次循環(huán)后衰減不明顯，將ORR電催化的過電位邊界推到較低水平。
該工作為在能源轉(zhuǎn)換技術(shù)中設(shè)計(jì)具有明確配位和電子結(jié)構(gòu)的高效雙原子催化劑提供了平臺。
參考文獻(xiàn)
Zhang, Z., Xing, Z., Luo, X. et al. Densely populated macrocyclic dicobalt sites in ladder polymers for low-overpotential oxygen reduction catalysis. Nat Commun 16, 921 (2025).
DOI：10.1038/s41467-025-56066-8
https://doi.org/10.1038/s41467-025-56066-8
