燃料电池需要ORR反应，同时将含能分子转化将化学能转化为电能。但是ORR反应的速率非常缓慢，影响燃料电池的商用化前景。因此发展高活性低价格ORR电催化剂，从而大幅度增强燃料电池的能量转化效率受到人们的广泛关注。具有原子精度的电催化剂（单原子、双原子、簇状多原子）具有非常高的原子利用效率和优异的催化活性，因此具有改善ORR电催化动力学的前景。

有鉴于此，北京化工大学孙晓明（Xiaoming Sun）、田书博（Shubo Tian）等综述具有原子精度的不同电催化剂ORR机理和结构-活性/稳定性关系，并且通过总结和讨论这些具有原子精度的电催化剂，为合理设计和高效合成具有效率的燃料电池催化剂提供帮助。

本文要点

（1）

分别讨论论单原子、双原子、簇多原子电催化剂的发展情况，从这些催化剂的特点、优势、合成策略、催化性能、原子利用率、异常催化性能、结构-性质关系等角度讨论。此外，结构明确的单原子、双原子、簇多原子电催化剂能够用于研究催化机理的模型、用于研究原子尺度的结构-性质关系。

（2）

问题和挑战。目前合成单原子、双原子、多原子簇催化剂主要基于重复性的实验。高通量的筛选方法中，人工智能技术是快速有效的新技术，此外机器学习具有准确可靠优化实验条件的前景。通过机器学习和DFT结合，可能发展出具有预测功能的催化剂模型；虽然RDE测试方法能够得出电催化剂的稳定性特点，但是进一步改善原子催化剂的持久性需要优化金属原子的组成，比如通过贵金属-非贵金属结合能够实现独特的电子结构（比如Au-Co，Pt-Fe，Co-Pt），可能通过电负性的调控改善催化剂的持久性。此外，设计微米/纳米结构、修饰缺陷、增强石墨化程度，还有通过引入官能团/杂原子可能调节金属-基底相互作用，形成高活性位点和具有长期稳定性的催化剂；目前，鉴定催化剂催化位点的原子结构仍非常困难；目前，需要更加深入的理解催化剂的结构-活性/稳定性规律，催化剂活性位点的本征催化活性描述符。

参考文献

Li Yan, Panpan Li, Qingyi Zhu, Anuj Kumar, Kai Sun, Shubo Tian, Xiaoming Sun, Atomically precise electrocatalysts for oxygen reduction reaction, Chem 2023

DOI: 10.1016/j.chempr.2023.01.003

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S245192942300027X