近日，中国科学院大连化学物理研究所与福州大学的科研团队合作取得重要进展，提出“由外向内”的单原子催化剂设计策略，不仅揭示了单原子外围效应的作用机制，还发现其在不同单原子体系中的普适性，为高效单原子催化剂的设计开辟了新思路，相关成果已发表于权威学术期刊。
合作团队提出新设计策略
中国科学院大连化学物理研究所研究员王晓东、研究员林坚团队与福州大学教授林森团队携手合作，提出了“由外向内”的单原子催化剂设计策略。单原子催化概念自问世后，便成为多相催化领域的研究热点之一。此次合作团队基于此，分别构筑了外围具有五元环、六元环几何结构的单原子催化剂。
揭示单原子外围效应机制
研究揭示了单原子外围效应的作用机制。研究发现，相较于外围六元环吡啶氮配位的铁（Fe）单原子，五元环吡咯氮配位的Fe单原子价态更高，这种差异能够提高二氧化碳电还原性能。通过多种表征和理论计算研究表明，单原子Fe与邻近配位五元环吡咯氮原子之间d-p耦合相互作用增强，使得单原子Fe的d轨道中心上移，其COOH和CO中间体具有合适的吸附强度，进而提高了催化活性。
普适性验证与拓展
团队进一步将外围效应拓展到镍等其它M-N-C单原子体系，发现也具有类似效果，这表明基于外围几何结构调控单原子中心催化性能具有一定普适性。此外，团队还研究了外围氮物种分布方式对单原子催化剂的影响规律，发现外围氮的随机分布可温和调节铱单原子催化剂对反应中间物种的吸附强度，有利于同时提高丙烷脱氢反应的活性和选择性，加深了对单原子催化剂外围物种作用方式的理解。
研究意义与成果发布
该研究在前期工作基础上，将研究内容拓展至单原子外围环境的精准调控，为高效单原子催化剂的设计提供了全新思路。相关成果发表在《德国应用化学》及《配位化学综述》上，论文信息可通过https：//doi.org/10.1002/ange.202511184；https：//doi.org/10.1002/anie.202416912；https：//doi.org/10.1016/j.ccr.2025.216649获取。
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