电化学阳极析氧反响是一类重要的催化反响，它可认为二氧化碳电复原、水分化制氢等重要的复原反响供给质子和电子，然后完结整个电催化进程。可是，电化学阳极反响是一个多步、多单子进程，反响进程需求战胜较高的动力学能垒，这极大地约束了整个电催化体系的能量转化功率。开展高活性的电化学阳极反响催化剂，加速电化学阳极反响的动力学，下降其驱动电位，是整个电催化范畴亟需处理的问题。

  单原子催化剂是一类新式的电化学阳极析氧反响催化剂。单原子催化剂的催化功能与其配位环境休戚相关。单原子不同的配位环境会影响单原子活性中心对要害反响中间体的吸附行为，然后影响其催化活性。现在，在氧化物载体外表精准调控单原子的配位环境依然面临着严重应战，究其问题大多是因为氧化物载体外表自身存在着多种微环境不同的单原子锚定位点，这就导致锚定在外表不同位点处的单原子具有不一样的配位环境（图1）。现有的单原子制备技能尚无法把单原子均匀、精准地锚定在载体外表的某一种特定位点处。因而，亟需开展可以精密调控单原子在载体外表锚定位点的组成办法，然后完成对单原子电子结构和配位环境的有用调控。

  图1.单原子锚定位点的挑选性调控示意图。(a)含缺点的羟基氧化钴结构模型；(b-d)羟基氧化钴外表为单原子供给的或许锚定位点；(e-g)单原子挑选性地锚定在羟基氧化钴外表某一特定位点处。

  根据以上应战，研讨人员选用电化学堆积技能，挑选性地将单原子铱锚定在羟基氧化钴载体外表氧原子的三重中空位点处和氧空位处。测验标明，比较于锚定在氧原子的三重中空位点处的铱单原子，锚定在氧空位处的铱单原子展现出更优异的电化学阳极反响功能。谱学表征及理论模仿发现，锚定在羟基氧化钴不同位点处的单原子具有不一样的配位环境，且经过不同的机制提高电化学阳极反响的速率。关于锚定在氧原子的三重中空位点处的铱单原子催化剂，铱-钴之间的强电荷相互作用增强了钴位点对反响中间体的吸附。而关于锚定在氧空位处的铱单原子催化剂，铱-钴之间电荷效应不明显。可是，铱单原子特别的配位结构会与电化学阳极反响中间体之间构成氢键相互作用，终究经过构型效应安稳了中间体，下降了反响能垒。

  此外，研讨人员经过将配位环境相同的铱单原子别离锚定在羟基氧化钴载体的晶格处和外表氧空位处，结构出了两种不同的单原子-载体界面结构，并以此来探求原子级界面临电化学阳极反响的调控机制。研讨结果发现，处于晶格位点的铱-氧八面体与近邻共边的钴-氧八面体之间会发生电荷转移，导致钴位点对电化学阳极反响中间体的吸附增强。而锚定在羟基氧化钴外表的铱-氧八面体则经过共点的氧与钴-氧八面体衔接，故其与羟基氧化钴之间发生的电荷效应有限。可是，该结构在催化剂标明发生了共同的一个铱-氢氧-钴界面，并经过空间相互作用调控了要害反响中间体在其外表的吸附构型，然后大幅度的提高了该催化剂的电化学阳极析氧反响功能（图2）。

  以上研讨从原子标准提醒了单原子锚定位点对其电催化功能的调控机制，也为规划高效的电化学阳极析氧反响催化剂供给了新的思路。该项研讨得到了国家重点研制方案、国家科技攻关方案、国家杰出青年科学基金、安徽省联合基金重点项目等项目的支撑。