电催化水分解具有能量转换效率高、清洁、无污染等优点，是绿色制氢的最佳方法。由杂原子调控的单原子催化剂(SAC)作为高效析氢反应(HER)的电催化剂显示出优异的性能；然而，SAC轴向协调结构的可控合成以实现稳健的HER性能仍具有挑战。在此，中国石油大学(华东)潘原团队提出了一种掺杂-吸附-热解策略，成功构建了具有轴向Cl原子配位的NiN4-Cl活性位点(NiN4-Cl SAs/NC)，以加速电催化HER。轴向Cl原子配位改变了催化剂的电子结构，所获得的NiN4-Cl SAs/NC催化剂表现出优异的HER活性、低过电位、小塔菲尔斜率、高周转频率和长期稳定性。具体而言，在1 M KOH和0.5 M H2SO4溶液中，NiN4-Cl SAs/NC在10 mA cm-2的电流密度下的HER过电位分别为243 mV和274 mV，Tafel斜率分别为89.2 mV dec-1和96.4 mV dec-1。另外，在碱性和酸性溶液中，NiN4-Cl SAs/NC在300 mV下的TOF分别为0.86 s-1和0.68 s-1；并且其还能连续稳定运行24小时。密度泛函理论(DFT)计算表明，由于轴向Cl原子和原子分散的Ni-N4活性位点协同作用，NiN4-Cl SAs/NC具有优异的HER性能；并且轴向Cl原子配位诱导的电子定域增强，这有利于H*中间体的吸附和活化，从而加速HER过程。这项工作为通过轴向配位策略合理设计和构建高性能SAC催化剂用于电催化应用提供了实例，同时也展现了催化剂在水分解中广阔的应用前景。Atomically Dispersed NiN4-Cl Active Site with Axial Ni-Cl Coordination for Accelerating Electrocatalytic Hydrogen Evolution. Journal of Materials Chemistry A, 2012. DOI: 10.1039/D1TA08287F
