由于电化学溶解金属原子导致的脱金属化过程导致单原子催化剂难以应用于质子交换膜催化剂。阻碍单原子催化剂脱离的一种方法是通过金属纳米粒子与单原子之间相互作用。但是目前人们对于这种纳米离子稳定单原子催化剂的机理并不清楚。

有鉴于此，厦门大学郑南峰、王宇成、赵匡民等提出金属纳米粒子阻碍Fe单原子脱离的一种普遍适用机理，并且制备了显著改善Fe单原子溶解的单原子催化剂。

主要内容

（1）

提出的金属纳米粒子稳定Fe单原子催化剂的机理，金属纳米粒子作为供电子体，增加FeN₄位点的电子密度，降低Fe单原子的氧化态，增强Fe-N化学键的强度，阻碍电化学Fe溶解。

（2）

不同类型和不同组分的金属纳米粒子导致Fe-N化学键产生不同程度的增强作用。在Fe的氧化态、Fe-N化学键强度、电化学导致Fe溶解之间建立的线性变化规律验证该机理。

通过筛选纳米粒子，实现了降低78 % Fe溶解，制备的催化剂能够连续430 h工作。本文研究有助于发展用于能源领域的稳定单原子催化剂。

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Xiao bin Gao, Yucheng Wang*, Weicheng Xu, Huan Huang, Kuangmin Zhao*, Hong Ye, Zhi-You Zhou, Nanfeng Zheng*, and Shi-Gang Sun, Mechanism of Particle-Mediated Inhibition of Demetalation for Single-Atom Catalytic Sites in Acidic Electrochemical Environments, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c04315

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c04315