多相催化剂的二维（2D）表面或一维（1D）界面对于确定所需活性的反应中间体的吸附强度和构型至关重要。最近，单原子催化剂的发展使人们能够从原子水平上理解催化过程。然而，目前人们对传统的1D界面的概念和机制是否适用于零维单原子仍不是很清楚。

近日，中科大曾杰教授，周仕明报道了单原子相对于载体的位置对它们与反应中间体的界面相互作用起着至关重要的作用。

文章要点

1）虽然Ir₁/CoOOH_lat和Ir₁/CoOOH_sur中的单原子Ir具有相似的IrO₆配位，但IrO₆八面体与CoOOH载体的连接方式在很大程度上决定了Ir和Co之间的电子转移程度。对于IR₁/CoOOH_lat，晶格掺杂的Ir和相邻的Co位之间通过边缘共享的八面体发生了显著的电子交换。

2）结果表明，Ir和Co的PDOS强烈重叠，使Co d带中心上移，强化了OER中间体的吸附。对于Ir₁/CoOOH_sur，共角共用IrO₆和CoOOH载体之间的相互作用太弱，不能引起显著的电子转移，这由Ir相对于Co在费米能级附近的独立PDOS所表明。相应地，其Co d带中心的轻微移动表明，其他因素影响其中间体的能垒低于Ir₁/CoOOH_lat。具体来说，Ir₁/CoOOH_sur上含氧中间体的自由能主要受Ir-OH-Co界面上空间相互作用的调节。此外，密度泛函理论（DFT）计算和原位−红外光谱实验都证实了Ir原子物种与关键中间体*OOH之间存在氢键。在这一点上，可以分别考察电子相互作用和空间相互作用的影响。

3）电化学测试表明，在10 mA cm⁻²时，I_r1/CoOOH_sur的过电位比Ir₁/CoOOH_lat低110 mV。

参考文献

Chen Feng, et al, Tuning the Electronic and Steric Interaction at the Atomic Interface for Enhanced Oxygen Evolution, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c00533

https://doi.org/10.1021/jacs.2c00533