高效的分子氧活化是催化氧化反应的关键，其在很大程度上依赖于活性中心的构建。

近日，报道了通过在Fe/MnO₂上形成中间物种Fe(O=O)Fe，成功构建了相邻的单原子Fe活性中心来激活氧分子。

文章要点

1）研究人员采用草酸螯合辅助水热法将单个Fe原子锚定在MnO₂（Fe/MnO₂）上。结果显示，与传统MnO₂中的氧空位相比，Fe/MnO₂中相邻的两个单原子Fe位可以立即活化分子氧，形成Fe(O=O)Fe活性物种。

2）实验和理论结果表明，与纯MnO₂相比，以氧空位为活化位点的Fe/MnO₂具有较低的氧活化反应级数和活化势垒。此外，电荷局域化和较弱的键强度使得悬浮的氧原子更容易逃逸而参与后续的氧化反应。

3）这项工作为二聚体的分子氧活化提供了活性位点，并开辟了一条促进氧化反应的途径。更重要的是，相邻的两个单原子活性位点有望用于对N₂、CO₂和CH₄等惰性小分子的高效活化。

参考文献

Gu, H., Liu, X., Liu, X. et al. Adjacent single-atom irons boosting molecular oxygen activation on MnO2. Nat Commun 12, 5422 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25726-w

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25726-w