具有原子分散性的金属催化剂是前景最为广阔的产氧催化剂，但是揭示电子结构、从原子级别理解反应机理难以实现，导致其难以实现实际应用。有鉴于此，河南师范大学白正宇、滑铁卢大学陈忠伟等报道Ir-Co原子结构调控Co原子的d轨道电子，因此显著提高了OER、ORR双功能催化活性。合成的双原子结构IrCo-N-C催化剂实现了未曾预料的高催化活性，ORR反应的半波电位达到0.911 V，在10 mA cm^-2电流密度的OER反应过电势仅仅330 mV，性能比其他单原子催化剂、商业化Pt/C、Ir/C基准催化剂的活性更高。

本文要点：

（1）

作者将催化剂用于Zn-空气电池，在450次循环过程中保持超高的循环性能，通过理论计算揭示IrCo原子对的协同催化作用，其中Ir原子调控Co原子的d轨道能级，因此d轨道电子产生更高的自旋极化，同时低能量d_z²轨道的占据数降低，促进氧气分子接受电子和形成较强的Co-O σ键，因此提高反应动力学。

（2）

IrCo-N-C双金属原子催化剂的10 mA cm^-2 OER电位与ORR半波电位差值为0.649 V，比Co-N-C（0.779 V）和Ir-N-C（0.762 V）对照材料的电位差更低。作者在Zn-空气电池的性能考察上验证了IrCo双金属原子的催化活性更高，揭示了Ir原子改善Co原子的自旋极化作用、增强Co-O键合作用，促进氧电催化。

参考文献

Meiling Xiao, Jianbing Zhu, Shuang Li, Gaoran Li, Wenwen Liu, Ya-Ping Deng, Zhengyu Bai*, Lu Ma, Ming Feng, Tianpin Wu, Dong Su, Jun Lu, Aiping Yu, and Zhongwei Chen*, 3d-Orbital Occupancy Regulated Ir-Co Atomic Pair Toward Superior Bifunctional Oxygen Electrocatalysis, ACS Catal. 2021, 11, 8837–8846

DOI: 10.1021/acscatal.1c02165

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c02165