我院武占省教授團隊最新研究進展：調(diào)整結構明確的分子模型催化劑配位場構型以促進雙功能氧電催化

近年來，金屬-氮-碳（M-N_x-C）催化劑因其高的原子利用率、可調(diào)的電子結構以及良好的導電性，展現(xiàn)出替代貴金屬催化劑的潛力。然而，目前M-N_x-C催化劑的合成普遍依賴高溫熱解工藝，但在高溫熱處理中所涉及的化學反應的復雜性和不同前驅(qū)體在高溫下的多向性規(guī)律經(jīng)常為活性位點的精準識別帶來挑戰(zhàn)。此外，在高溫條件下由于金屬原子表面自由能的激增，促使單金屬原子易于聚集成低活性團簇、金屬碳化物或氮化物。這些局限性對催化劑活性位點的理性設計與制備過程的可重復性帶來了重大考驗。因此，探索新型合成策略以突破熱解限制，實現(xiàn)活性中心的精準調(diào)控，開發(fā)重復性高的制備工藝，對推動儲能電池的實際應用具有重要意義。

近日，我院武占省教授團隊在國際知名期刊Chemical Engineering Journal（SCI一區(qū)，IF=15.1）上發(fā)表題為“Tuning the coordination field configuration on well-definedmolecular catalysts for boosting bifunctional oxygenelectrocatalytic”的研究型文章。作者通過一種非熱解策略在鐵基共軛酞菁框架(Fe-CPF)上構建軸向配位，得到具有明確Fe-N₅活性中心的雙功能氧電催化劑。實驗研究和理論計算表明，軸向相互作用可使局部晶體場和自旋極化變化，即由中自旋態(tài)的平面配位（Fe-N₄SP）向低自旋態(tài)的準八面體配位（Fe-N₅OCquasi）轉(zhuǎn)變。dz²、dxz和dyz軌道中自旋向上和自旋向下的電子數(shù)趨于一致，自旋極化的局域?qū)ΨQ性可以使含氧反應中間體產(chǎn)生適中的吸附/解吸能，從而增強了本征反應活性。結果表明Fe-CPF@Ip-RGO表現(xiàn)出了優(yōu)異的雙功能氧催化活性（ΔE[E_j10-E_1/2] = 0.567 V），超過了基準Pt/C-IrO₂。這項工作為通過調(diào)控金屬活性中心的d-軌道能級分裂形式用于提高氧電催化性能提供了新的理解。

該文章通訊作者為我院武占省教授和寧波工程學院韓林凱博士，第一作者為我院青年教師楊博龍，西安工程大學為第一通訊單位。

（撰稿：楊博龍，審核：武占省）

【文章鏈接】

Tuning the coordination field configuration on well-definedmolecular catalysts for boosting bifunctional oxygenelectrocatalytic

https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.172845