单原子催化剂（SACs）作为铂（Pt）基催化剂的有前途的替代品，目前其应用仍受到中心金属选择有限和单原子负载低的限制。

近日，德累斯顿工业大学冯新亮教授，Minghao Yu，莱比锡研究中心Agnieszka Kuc报道了一种具有单原子Zr位点的Zr基SAC，其特征在于具有独特轴向O配体的五配位构型（表示为O-Zr-N-C）。

文章要点

1）量子力学模拟表明，轴向O配体降低了Zr的d带中心，削弱了O-中间体在单原子Zr位上的吸附能，使O-Zr-N-C具有可媲美Pt催化剂的ORR活性。

2）在0.1 M KOH电解液中，O-Zr-N-C催化剂表现出0.91 V的高半波电位(相对于可逆氢电极(RHE)，0.80 V时76.0mA cm^–2的令人印象深刻的动态电流密度，以及超长的耐用性，在0.70 V下运行130小时后电流保持率为92%，超过了目前最先进的SACs。

3）此外，Zr单原子位点的独特五配位构型可抵抗原子聚集，这使得合成的O-Zr-N-C催化剂具有高Zr负载量(9.1 wt%)。此外，基于这种高负载催化剂组装的ZAB实现了324 mW cm^-2的优异功率密度，这代表了基于SAC的ZABs中的最先进水平。

参考文献

Xia Wang, et al, Atomically Dispersed Pentacoordinated-Zirconium Catalyst with Axial Oxygen Ligand for Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202209746

https://doi.org/10.1002/anie.202209746