目前通过调控效应（Modulation effect）实现单原子催化剂的电子结构调控，改善ORR反应催化活性得到广泛研究，但是目前针对单电子催化剂的调控效应更加深入的相关研究仍非常缺乏。作者通过第一性计算模拟，发现通过相邻Pt-N₄结构的调控，能够改善Fe-N₄催化剂结构的催化活性，其原理在于相邻的Pt-N₄能够对Fe-N₄活性位点的3d电子轨道进行调控，因此改善ORR催化活性。有鉴于此，清华大学王定胜等报道通过这种相邻结构位点调控，设计合成了组装在掺氮的碳基底中独立单原子型位点Fe-N₄/Pt-N₄的电催化剂，ORR电催化活性表现了0.93 V vs. RHE半波电位，在0.1 M KOH电解液进行ORR电催化反应10000次循环后未见明显的催化活性衰减（半波电位仅仅变化8 mV）。该Fe、Pt双位点表现了较好的稳定性、耐甲醇性，比商业Pt/C催化的活性更高，同样比大多数碱性溶液单原子催化剂的活性更高。这种Fe-N₄/Pt-N₄电催化剂在Zn-空气电池中同样表现优异的性能、充放电持久性。

本文要点：

（1）

Pt-N₄并不能进行ORR电催化反应，但是Pt-N₄位点的空5d轨道能够促进相邻Fe-N₄位点的O₂吸附、O-O键切断过程。Fe的d轨道、O的p轨道杂化得以改善，因此改善氧中间体的吸附，提高ORR催化反应动力学。

（2）

进一步的，这种相邻位点并不能改善Co-N₄/Pt-N₄、Mn-N₄/Pt-N₄单原子催化剂体系的催化活性。Mn-N₄/Pt-N₄导致ORR催化活性降低，因为Mn、Pt双催化位点结构导致OH*吸附能太强。作者通过相关实验、DFT计算都验证了Co、Pt双催化位点结构无法改善ORR催化活性。

（3）

本文研究结果从原子级别丰富了相邻的单原子对催化反应活性的影响，为设计高催化活性的电催化剂提供了经验和指导。

参考文献

Ali Han, Xijun Wang, Kun Tang, Zedong Zhang, Chenliang Ye, Kejian Kong, Haibo Hu, Lirong Zheng, Peng Jiang, Chuanxin Zhao, Qiang Zhang, Yadong Li, Dingsheng Wang,

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://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202105186