在原子尺度调控单原子位点实现突破本征催化活性的限制仍具有非常大的挑战。

有鉴于此，清华大学李亚栋、王定胜、武汉理工大学赵焱等报道研究与氮供体配体修饰的p型半导体单原子催化剂的性质，并且通过将其修饰在n型半导体基底上的方式调控单原子催化位点的局域电子密度，并且实现改善电催化活性的作用。

本文要点

（1）

向Fe-酞菁单原子催化剂为模型催化剂结合具有低功函的n型GaS，在界面上形成跨越界面的空间电荷区域，导致FeN₄结构畸变，Fe(II)原子自旋状态转变。通过这种调控作用，催化活性比本征Fe-Pc提高两倍。

（2）

通过构建FePc-GaS异质结，导致FeN₄结构在空间上产生畸变，因此Fe(II)的自旋结构从中度自旋（d_xy²d_xz²d_yz¹d_z2¹）变为高自旋（d_xy¹d_xz¹d_yz¹d_z2¹d_x2-y2¹），因此FeN₄位点更容易吸附O₂和切断解离O₂分子。

（3）

将单原子催化剂修饰在其他三种不同功函的n型金属硫化物基底上，发现Fe-N₄催化活性与n型金属硫化物之间呈现线性变化规律，说明这种p-n结能够连续调控单原子催化剂的催化活性。

参考文献

Zechao Zhuang, Lixue Xia, Jiazhao Huang, Peng Zhu, Yong Li, Chenliang Ye, Minggang Xia, Ruohan Yu, Zhiquan Lang, Jiexin Zhu, Lirong Zheng, Yu Wang, Tianyou Zhai, Yan Zhao, Shiqiang Wei, Jun Li, Dingsheng Wang, Yadong Li, Continuous Modulation of Electrocatalytic Oxygen Reduction Activities of Single-atom Catalysts through p–n Junction Rectification, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202212335

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202212335