合理控制原子分散催化剂的配位环境是实现催化剂理想催化活性的关键。

近日，韩国蔚山科学技术院Sang Hoon Joo，韩国科学技术院Hyungjun Kim，浦项加速器实验室Kug-Seung Lee报道了通过简单的配体交换反应实现了对原子分散催化剂中金属配位结构的可逆控制。氧还原反应（ORR）是燃料电池中的阴极半电池反应，也是电合成H₂O₂的一条有价值的路线，而这种配体交换反应实现了对ORR催化活性和选择性的可逆调节。

文章要点

1）研究人员在CO和NH₃气体中对浸渍RhCl₃的碳基载体进行温和的低温（200 ℃）热处理，分别得到了CO-和NH_x-连接的原子分散Rh催化剂。

2）结果显示，原子分散的CO-Rh催化剂的ORR活性约是NH_x-Rh催化剂的30倍，而后者的H₂O₂选择性是前者的3倍。值得注意的是，CO-和NH_x-配体可以在原子分散的Rh原子周围可逆地交换，相应地调节氧化态，从而可逆地调节ORR的活性和选择性。

3）密度泛函理论（DFT）计算表明，与氧化NH₂-连接的Rh中心相比，具有还原氧化态的共配体Rh中心与*OOH中间体具有更佳的结合能，从而促进了双电子和四电子（e^-）ORR反应途径。

这项研究首次成功地对原子分散电催化剂中的配位环境进行可逆调控，具有重要意义。

参考文献

Jae Hyung Kim, et al, Reversible Ligand Exchange in Atomically Dispersed Catalysts for Modulating the Activity and Selectivity of Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202108439

https://doi.org/10.1002/anie.202108439