通过调制效应来调节单原子M-N-C催化剂的电子态，以提高其氧还原反应（ORR）的电催化活性，已经得到了人们广泛的研究。然而，对孤立的双原子金属位点的调制效应的深入研究却鲜有报道。
近日，清华大学王定胜教授报道了用密度泛函理论（DFT）计算和电化学分析论证了Fe-N4和Pt-N4部分的共存与ORR性能之间的调制关系。
文章要点
1）理论研究表明，相邻原子Pt-N4调节剂可以辅助Fe-N4活性中心上的O2活化，并调节Fe d和O p轨道的再杂化，优化氧中间体的吸附，从而加速整个ORR动力学过程。
2）研究人员设计并合成了最佳的Fe-N4/Pt-N4@NC，它具有0.93 V的超高半波电位、较强的活性稳定性和较高的甲醇耐受性，优于商用Pt/C和已报道的大多数金属基SACs在碱性溶液中的电催化ORR活性。此外，基于Fe-N4/Pt-N4@NC催化剂的锌-空气电池具有优异的性能和充放电耐久性，在金属-空气电池中具有良好的应用前景。
3）受Fe-N4调制效应的启发，研究人员分析了其对Co-N4/Pt-N4和Mn-N4/Pt-N4体系的影响。然而，理论和实验结果都表明，Pt-N4部分的共存对Co-N4/Pt-N4@NC的ORR性能的改善可以忽略不计。相反，Mn-N4/Pt-N4@NC体系表现出较低的ORR活性，研究发现，这是由于Mn-N4位上Pt-N4对OH*的吸附能过强所致。
这些结果刷新了人们对原子水平上相邻双金属中心的认识，为高效电催化剂的设计提供了合理的指导。
参考文献
Ali Han, et al, Adjacent Atomic Pt Site Enables Single-Atom Iron with High Oxygen Reduction Reaction Performance, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202105186
https://doi.org/10.1002/anie.202105186
