诱导单原子(SAs)占据载体材料中的特定晶格位点，由此改变催化剂的原子配位结构并提升催化活性，对于合理设计高性能单原子催化剂(SACs)至关重要。基于此，美国圣地亚哥州立大学顾竞、美国加州大学尔湾分校潘晓晴和东北石油大学吴红军等研究了1T相二硫化钼(MoS2)上相同的铜(Cu) SA的两个配位结构，并揭示它们的结构-性质关系。on>
研究人员分别将其称为取代和吸附模型。在吸附模型中，Cu SAs以三角锥几何形状吸附到最外层的硫(S)原子顶部(Cuads@MoS2)；而在替代模型中，Cu SAs被钼(Mo)原子取代，八面体与1T-MoS2中的六个S原子配位(Cusub@MoS2)。更重要的是，在这两种配位模型中，Cu(I)和Cu(II) SAs同时存在。与1T-MoS2(235 mV)相比，Cuads@MoS2(173 mV)和Cusub@MoS2(160 mV)的析氢反应(HER)的过电势显着降低(在酸性电解质中(0.5 M H2SO4)，在10 mA cm-2电流密度下)。密度泛函理论(DFT)计算表明，Cu SAs通过调节1T-MoS2的电子结构使得ΔGH*从-1.9 eV(1T-MoS2)增加到0.24 eV(Cuads@MoS2)和-0.07 eV(Cusub@MoS2)，促进H*的解吸。此外，对于相同的Cu SA，它们在HER催化中的功能完全不同，在Cuads@MoS2中，Cu充当活性位点，而Cusub@MoS2中的Cu仅充当促进剂，促进相邻S原子的活性。此外，由于SA通过与载体的键合相互作用来稳定，因此调控SA的配位结构将使SAC活性和选择性的精细控制成为可能。通过深入了解SA占据的晶格位点及其对催化活性的影响，这项工作有望为高性能SAC的设计和开发提供指导。Manipulating Coordination Structures of Mixed-Valence Copper Single Atoms on 1T-MoS2 for Efficient Hydrogen Evolution. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c00759
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