低成本非贵金属催化剂可有效替代贵金属Pt催化剂用于氧还原反应(ORR)，在电催化体系中有着广泛的应用前景。其中，以氧化还原活性的单金属原子和仿生配体为特征的过渡金属配合物，如热解钴氮碳（Co-Nx/C）引起了人们的广泛关注。
近日，台湾大学 Li-Chyong Chen，Kuei-Hsien Chen报道了一种带有仿生电催化剂电极可热解维生素B12的光谱电化学池，用于在较宽的X射线范围内进行Operando X-射线吸收光谱(Operando XAS)测量。
文章要点
1）用电化学阻抗谱(EIS)研究了氧在活性钴中心上的反应活性和催化位点，并利用电化学阻抗谱(EIS)获得了催化条件下的电子信息、几何信息和结构信息。Operando技术能够监测Co金属位点从介观到原子水平的变化，以及在不同偏置电压下Co2+-oxo中间态的演化。
2）结果表明，氧优先吸附在Co2+中心，末端配位形成Co2+-oxo物种。此外，催化剂和反应物之间的电荷转移机制使Co-O物种的进一步形成成为可能。
3）实验结果与第一性原理计算结果相印证，揭示了ORR过程中金属活性中心的几何形状和结构演变，可用于开发燃料电池的高性能电催化剂的材料设计策略。
Lien, H., Chang, S., Chen, P. et al. Probing the active site in single-atom oxygen reduction catalysts via operando X-ray and electrochemical spectroscopy. Nat Commun 11, 4233 (2020)
DOI：10.1038/s41467-020-17975-y
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17975-y
