摘要：2025年2月3日，新加披南洋理工大学陈鹏教授、香港城市大学刘彬教授、南方科技大学王阳刚副教授在Nature Communications发表了题为《Breaking linear scaling relationships in oxygen evoluti

反应中间体的吸附能量之间的通用线性缩放关系限制了多步骤催化反应中催化剂的性能。

2025年2月3日，新加披南洋理工大学陈鹏教授、香港城市大学刘彬教授、南方科技大学王阳刚副教授在Nature Communications发表了题为《Breaking linear scaling relationships in oxygen evolution via dynamic structural regulation of active sites》的论文。 Zheye Zhang、Hongyan Zhao、Shibo Xi为论文共同第一作者，陈鹏教授、刘彬教授、王阳刚副教授为论文共同通讯作者。

陈鹏，新加坡南洋理工大学教授，英国皇家化学学会会士，于2002年在密苏里大学哥伦比亚分校获得博士学位，随后，他在哈佛大学从事博士后研究。2005年，陈博士加入新加披南洋理工大学，担任助理教授。现任化学与生物医学工程学院正教授。

陈博士致力于生物学、纳米材料和工程学的交叉领域，努力开发新的纳米技术来解决未解决的问题。

刘彬教授分别于2002年和2004年在新加坡国立大学获得工学学士和工学硕士学位，并于2011年在美国明尼苏达大学获得博士学位。在美国加州大学伯克利分校从事博士后一年后，他于2012年加入南洋理工大学担任助理教授，并于2017年晋升为副教授。2023年，刘教授加入香港城市大学担任教授。

他的研究重点是光（电）催化和原位/原位表征。

王阳刚，副教授，博士生导师, 国家优青（2020）。2014年博士毕业于清华大学，师从李隽教授。2014年至2018年先后在美国西北太平洋国家实验室以及德国马普Frtiz Haber研究所从事博士后研究。2018年起，加入南方科技大学开展研究工作。

他长期从事动态催化理论与机制研究，重点关注能源与环境相关的复杂催化过程如电催化、生物质催化的动态机制，在动态单原子催化、金属载体动态相互作用以及电催化动态模拟方面取得了系列创新性成果。

在这里，作者展示了通过活性位点的动态结构调节，打破了电化学析氧反应（OER）中的线性比例关系。作者通过原位电化学激活构建了一种Ni-Fe2分子催化剂，其能够表现出显著的本征OER活性。

理论计算和电动研究表明，由分子内质子转移驱动的Ni-Adsorbate配位的动态演化可以有效地改变相邻Fe活性中心的电子结构。这种动态的双位点协同作用同时降低了与O-H键断裂和O-O键形成的自由能变化，从而破坏了OER中固有的比例关系。

本研究不仅推动了分子水氧化催化剂的发展，还为打破多中间体参与催化反应中的线性比例关系提供了新的范式。

图1：动态OER机制的理论计算

图2：OER性能

图3：电动力学研究

综上，作者通过构建Ni-Fe2分子复合催化剂，打破了电化学OER中的线性比例关系。通过原位电化学激活和理论计算，揭示了Ni位点的动态演变能够调节相邻Fe活性中心的电子结构，从而同时降低O-H键断裂和O-O键形成的自由能。

这种动态双位点协同机制不仅显著提高了催化剂的OER性能，还为设计高性能OER催化剂提供了新的思路。未来的研究可以进一步探索这种动态结构调控策略在其他多步催化反应中的应用，为开发新型高效催化剂提供理论支持。

Zhang, Z., Zhao, H., Xi, S. et al. Breaking linear scaling relationships in oxygen evolution via dynamic structural regulation of active sites. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-024-55150-9.

【做计算 找华算】

我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。

我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。

来源：华算科技