摘要：具有原子分散金属中心和独特电子结构的单原子催化剂(SACs)在各种能量转换反应中已展现出潜在的应用。异构单原子系统整合了多种金属的优点，表现出通过协同相互作用突破SACs性能限制的潜力。异构单原子之间的相互作用可以优化单原子电子结构以提高催化活性。

具有原子分散金属中心和独特电子结构的单原子催化剂(SACs)在各种能量转换反应中已展现出潜在的应用。异构单原子系统整合了多种金属的优点，表现出通过协同相互作用突破SACs性能限制的潜力。异构单原子之间的相互作用可以优化单原子电子结构以提高催化活性。

此外，异构单原子可以同时作为活性位点，协同调节中间体的吸附行为。选择性地将异质单原子锚定在不同的位点是调节其协同相互作用的有效策略。过渡金属氧化物表面的拓扑结构或缺陷提供了多种单原子锚定位点。由于锚定位点与单原子前驱体之间的不同电负性，异质单原子可以选择性地锚定在过渡金属氧化物的不同锚定位点。锚定位点的差异导致异质单原子的不同电子结构和构型，从而使它们在协同催化过程中的功能不同。然而，对异质单原子中位点特异性协同作用的原子层面的认识仍然不足。

近日，中国科学技术大学鲍骏和张志荣等以过渡金属氧化物(CoOOH)为载体，通过选择性地将Ru单原子锚定在氧的三重面心立方(fcc)空心位点上，将Ir单原子锚定在氧空位(VO)上，制备了异质单原子催化剂RuTIrV/CoOOH，并深入理解了异质单原子OER的位点特异性协同作用。

此外，还通过切换Ru和Ir单原子的锚定位点制备了IrTRuV/CoOOH。电化学测试表明，RuTIrV/CoOOH表现出更强的OER性能，其在10 mA cm-2电流密度下的过电位仅为180 mV，远低于IrTruV/CoOOH (270 mV)。此外，RuTIrV/CoOOH在10 mA cm-2下可以稳定运行超过500小时，且稳定性测试后催化剂的形貌和结构几乎未发生变化。

一系列光谱表征和理论计算表明，对于RuTIrV/CoOOH，速率控制步骤(RDS)是从*OOH形成O2。锚定在三重fcc空心位点的Ru单原子作为关键反应中间体*OOH的吸附位点；同时，VO位点的Ir单原子通过氢键作用稳定了Ru单原子上的*OOH。Ru和Ir单原子的协同相互作用使得反应能垒降低，加速了反应进行。

总的来说，该项研究不仅提出了构建异构单原子的综合策略，还揭示了异构单原子协同作用与其锚定位点之间的相关性，为未来开发高效的异质单原子催化剂提供了理论指导。

Site-specific synergy in heterogeneous single atoms for efficient oxygen evolution. Nature Communications, 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-57864-w

来源：MS杨站长