钴（Co）基单原子催化剂是析氧反应（OER）的可能候选催化剂，但在有限的优化空间中，仅使用Co金属位点进一步提高性能仍具有挑战性。
基于此，北京理工大学李煜璟研究员和香港理工大学黄勃龙教授（共同通讯作者）等人报道了一种具有优化的内在OER性能的Co-Fe双原子催化剂，并研究了单个金属位点的作用。优化后的Co/Fe-SNC双原子催化剂具有OER活性，在电流密度为10 mA cm-2时，过电位为240 mV，转换频率（TOF）为146 s-1。通过密度泛函理论（DFT）计算，作者研究了Co/Fe-SNC显著OER性能的机理。对于费米能级（EF）附近的成键轨道和反键轨道，Co/Fe-SNC表现出强烈的轨道耦合，特别是在Co和Fe SA位点附近。Co-SNC和Fe-SNC中不存在SA位点之间的耦合，导致晶格内的位点间电子转移减弱。Fe-SNC显示出比成键轨道更强的反键轨道，进一步降低了电活性。对于Co/Fe SNC，Co-3d轨道在EV-0.33 EV（EV=0 EV）处显示出接近费米能级的尖锐峰，表明OER具有强电子耗尽能力的高电活性。对于Co-SNC，不同的Co位点显示出不同的电子结构。与S配位的Co位点有利于高电活性，而与N位点配位导致3d轨道的降低，导致电活性降低。两种类型的Fe-3d轨道在EF附近都表现出明显的eg-t2g分裂，揭示了OER过程的电子转移势垒。Co/Fe SNC在EV-0.86 eV处的最高d-带中心而具有优异的电活性，Fe/SNC和Co/SNC的d-带中心分别为EV-0.88 eV和EV-1.01 eV。Fe的3d轨道在OER期间保护Co位点，以保持对反应物和中间体的高电活性。Adjacent Fe Site Boosts Electrocatalytic Oxygen Evolution of Co Site in Single-Atom-Catalyst through a Dual-Metal-Site Design. Energy Environ. Sci., 2023, DOI: 10.1039/D2EE03930C.https://doi.org/10.1039/D2EE03930C.
