研究人员反向捕获处于高氧化状态的孤立原子以加速析氧反应动力学

单原子催化剂(SAC)代表着终极的高原子利用率和比活性，可以说已经成为多相催化领域最活跃的新领域。基于支撑效应的原子捕获技术是合成SACs的一种可行方法。

由于研究人员非常希望捕获孤立的金属原子，因此在催化条件下，特别是在活性部分的动态生成阶段，已经使用了材料的结构动力学，其中重建的原子精度催化剂表面通常具有热力学稳定的化学计量。

中国科学院福建物质结构研究所张健教授课题组与阿卜杜拉国王科技大学张华斌教授合作，在AngewandteChemie国际版上发表了一项研究。沙特阿拉伯的技术，反向捕获高度氧化的孤立原子，以加速析氧反应(OER)动力学。

研究人员首先研究了原位OER条件下的原子化效应，并阐明了高价值金属调节剂的掺入如何促进CoOOH的OER活性。开发的Mo-CoOOH表现出增强的OER活性、动力学和稳定性。

然后，该团队通过使用多模型操作表征，揭示了从a-MoOx@CoSe2预催化剂中提取孤立Mo原子过程中超快结构重建的起源和动力学。超快的重构过程使Mo原子陷入CoOOH晶格中，形成更高共价的Co-O-Mo键。

电化学分析和理论计算证实，单个Mo原子修饰将Co位点的氧化循环转向更有利的限速过程。

此外，研究人员发现Mo-CoOOH仅需要297mV的极低过电势即可在碱性介质中实现100mAcm-2的电流密度，在所有报道的电催化剂中表现出顶级的催化活性。

这项研究提供了对预催化剂动态反应途径的基本了解，并为设计高活性电催化剂提供了可扩展的单原子萃取策略的更多可能性。