材料合成（圖2）：將鉑鹽（K2PtCl6）、含氮小分子（DCDA）、多孔碳載體混合，并在H2和N2兩種不同反應氣氛中煅燒，通過STEM和ex-situ XAFS證實單原子位點的生成。
圖2. (a) PtN4-x SAC和(b) PtN4 SAC的STEM圖；PtN4-xSAC，PtN4 SAC和相關參比樣品的(c) XANES圖譜，(d) FT-EXAFS圖譜，(e) WT-EXAFS圖譜。
鉑單原子位點在CER過程中的動態演變（圖3）：低配位的鉑單原子位點在1M NaCl電解液中可直接吸附Cl-離子，形成PtN2Cl2。在70 mV過電位的CER反應條件下可觀察到接近滿配位的PtN2Cl4中間體。而傳統PtN4位點在CER過程中Cl原子配位數通常低于1。該原位XAFS結果從多個原位中間體中都含有PtN2結構，證實了PtN2位點的成功合成。也揭示了PtN2位點與傳統PtN4位點在CER反應過程中，具有不同*Cl覆蓋度，形成不同的中間體結構。
圖3. PtN4-x SAC在ex situ和反應過程中的(a) XANES圖譜和(b)氧化態,(c) FT-EXAFS圖譜和(d)配位數變化。誤差棒表示EXAFS線性擬合中的誤差。(e) EXAFS擬合圖譜以及對應Pt-N鍵和Pt-Cl鍵曲線。(f) Pt SAC在CER反應過程中的結構演變，其中不同原子用不同顏色的小球表示，Cl(綠色)，N(淺藍色)，Pt(紅色)，O (黃色)和H（灰白色）。
鉑單原子催化劑CER性能表征：相比于PtN4SAC, PtN4-x SAC在1M NaCl電解液中的TOF可以高達99.2 s-1， 且在海水中也表現出較高的活性。通過反應活性與Cl-濃度的關系探究其反應動力學行為發現：受益于高*Cl覆蓋度（原位XAFS結果證明），PtN4-xSAC突破了傳統PtN4 SAC受低*Cl覆蓋度所限的反應決速步驟，從而有效提高活性。
圖4. (a) PtN4 SAC和PtN4-x SAC在1M NaCl (pH=1)中的LSV曲線；(b) PtN4-x SAC與已報道的材料的TOF比較；(c) PtN4-x SAC在RRDE測試中的環電流和盤電流以及Cl2選擇性，PtN4-xSAC，PtN4-x SAC和RuO2在酸化的海水(pH=1)和海水中的LSV曲線；(f) PtN4-x SAC在電流密度為10 mA cm-2的穩定性測試。
本研究通過原位XAFS捕捉到CER過程中PtN2Cl2和PtN2Cl4位點的可逆轉化，揭示了低配位鉑單原子的形成以及其在CER過程具有高*Cl覆蓋度，從而提高了CER的反應速率。該工作利用單原子位點與反應中間體的相互作用的差異性，可有效地區分單原子位點的結構差異，從而構建單原子位點結構-性能構效關系，為探索單原子催化劑配位結構與性能的關系有著重要的啟示。
蘭亞乾, 華南師范大學化學學院二級教授、博士生導師，英國皇家化學學會會士。2009年獲得東北師范大學物理化學博士學位，2010-2012年日本學術振興會(JSPS)博士后，日本產業技術綜合研究所（AIST）關西中心外國人特別研究員。2012年底加入南京師范大學工作，2021年在華南師范大學成立團簇能源材料研究中心。獲得國家杰出青年基金、第四批國家“萬人計劃”科技創新領軍人才、科技部中青年科技創新領軍人才、教育部青年長江學者獎勵計劃、國家優秀青年科學基金、江蘇省“雙創團隊”領軍人才、江蘇省杰出青年基金等人才項目，曾獲中國光化學-泊菲萊優秀青年科學家獎、黑龍江省自然科學獎、吉林省自然科學獎等獎勵。現擔任廣東省化學會副理事長，中國化學會二氧化碳專業委員會副主任委員，中國化學會光化學專業委員會委員，中國感光學會光催化專業委員會副主任委員，中國化學快報（CCL）副主編，Natl. Sci. Rev.學科編輯組成員，Inorganic Chemistry、EnergyChem、Nano Research Energy、 Polyoxometalates、物理化學學報、結構化學等期刊（顧問、青年）編委。主要從事團簇化學和配位化學的研究，致力于晶態材料在能源領域的應用探索。近五年來以通訊作者在Nat. Syn、Sci. Adv.、PNAS、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Chem、Matter、Natl. Sci. Rev. 等期刊上發表通訊作者論文300余篇。論文被他引35000余次， ESI高引論文46篇，個人H-index 101，連續多年入選科睿唯安 “全球高被引科學家”（化學）和愛思唯爾“高被引學者”（化學）。
嚴勇，華南師范大學教授，博士生導師，國家級青年人才項目、廣東省珠江人才計劃項目入選者。本科畢業于蘭州大學化學系（導師：劉偉生教授），2011年獲得英國諾丁漢大學化學博士學位，分別在英國諾丁漢大學、曼徹斯特大學、利物浦大學從事博士后研究和研究員的工作，師從歐洲科學院院士、曼徹斯特大學副校長Martin Schr?der院士和英國皇家科學院Matthew Rosseinsky院士，在2016年與諾貝爾化學獎獲得者Fraser Stoddart爵士開展國際合作項目。長期致力于基于配位化學的新物質如新型多孔金屬有機框架（MOFs）和共價有機框架（COFs）材料的設計合成、能源催化應用以及利用同步輻射X射線衍射、中子粉末衍射等原位晶體學表征晶態材料結構的研究。發表SCI論文50余篇，個人H因子35，目前擔任J.Am. Chem. Soc.等期刊審稿人。課題組誠聘博士后和科研助理（MOF和COF方向），歡迎報考博士及碩士研究生，有意者請來信咨詢（[email protected]；[email protected]）。
課題組主頁
http://www.yqlangroup.com/col.jsp?id=153
文獻信息：
Q. Wang,Y. B. Liao, B. Mei, J. Zhang, D. Kido, W. Cheng, G. Chen, T. Zhang, Y. Cao, S.-Li Li, Y. Yan, Ya-Q. Lan, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202513656.
https://doi.org/10.1002/anie.202513656
