催化剂

同时Fe、Co和Ni元素组成的硼化物纳米晶，为两种催化反应提供了不同的高效活性位点，赋予了催化剂较好的双效催化活性。

图2b比较了CoSA/CoNP-NSDNC和Co-NSC催化剂的起始电位和H₂O₂选择性。

文章由此提出，H₂O₂电合成催化剂的评价不能只看单一性能指标，而应同时考虑活性、选择性、稳定性和实际应用条件。

针对生物质氧化催化剂中单一活性位点难以协同驱动多步串联反应的关键问题，天津科技大学司传领/王冠华&天津大学王立刚&浙工大林丽利等提出了一种配体剥离主导的金属单原子/团簇催化剂设计策略。

主要从事低温高效CO₂加氢、重整制氢、原位取氢-高选择性加氢制备高值化学品的多相催化剂设计、催化机理和构效关系研究。

低温高效CO₂加氢、重整制氢、原位取氢-高选择性加氢制备高值化学品的多相催化剂设计、催化机理和构效关系研究。

此外，利用机器学习和自动化技术促进催化剂设计、工艺优化和系统控制方面的智能决策是一项重大进步。

该工作不仅为高性能单原子催化剂的设计提供了新范式，也为其他能源转化反应(如CO₂还原、氮还原)中的位点间距效应研究提供了理论依据。

这一发现确立了相邻位点间距作为单原子催化剂活性描述符的新范式，为高效电催化剂的设计提供了全新思路。

针对上述问题，南京大学、华东师范大学等机构的研究团队提出并验证了一种基于欠电位沉积-置换策略的单原子铂催化剂设计方法。

该工作不仅揭示主族金属调控过渡金属自旋态的新机制，更为低成本、高性能非贵金属电催化剂的设计提供全新思路，有力推动燃料电池、金属-空气电池等清洁能源转换技术的规模化应用。

几何和电子效应对不同催化剂表面氧物种吸附和还原行为的影响。

几何结构调控关注氧气在催化剂表面的吸附模式，如图2所示，孤立活性位点利于端式吸附，适配过氧化氢生成路径。

双原子位点催化剂的表征技术。

此外还包括反应路径的高通量预测、催化剂结构的逆向设计以及理论谱学的精准模拟都很有可能随着机器学习的发展而不断进入新的研究范式。

F-CuO纳米片催化剂的结构表征与电催化CO2RR性能。

该研究通过原位色散X射线吸收精细结构谱（DXAFS）结合无监督机器学习，直接观测到氟掺杂稳定的Cuδ+活性中间态，揭示了氟掺杂提升氧化铜催化剂结构稳定性及CO2电还原性能的微观机制。

Praveen等聚焦电解水制氢中阳极析氧反应动力学缓慢及贵金属催化剂成本高等关键问题，以NiFeP磷化物为模型体系，系统揭示了磷元素在催化剂电化学重构和析氧反应中的多重作用。

CoSA/CoNP-NSDNC催化剂的活性位点进一步通过硫氰酸根离子（SCN⁻）中毒实验进行了研究。

本研究开发了一种创新的“配体定向剥离”策略，利用木质素衍生的氮掺杂碳基质，通过精确调控木质素-钴前驱体的热解路径，成功实现了催化剂活性位点从孤立的Co-N₄单原子位点到多尺度钴原子/团簇协同位点的可控构筑。

然而，该反应涉及多步串联氧化过程(羟甲基与醛基的分步转化)对催化剂活性位点的协同与选择性提出了较高要求。

(f)CoSA/CoNP-NSDNC与最近报道的电催化剂性能对比。

最近的研究确认，通过热解引入的杂原子和金属纳米颗粒能表现出协同催化效应，甚至超过仅掺单原子或金属纳米颗粒的碳催化剂的性能。

III结构调控策略与催化剂性能规律总结

III结构调控策略与催化剂性能规律总结本文在最后系统总结几何工程与电子工程的互补耦合关系。

几何工程与电子工程及催化剂性能的关系。

然而，催化剂的性能仍是决定连续流系统整体效率的关键，其中多孔材料因其高比表面积、可调的孔道结构及丰富的功能化位点，成为构筑高效连续流催化体系的核心要素。

当在模拟污水中运行的阴离子交换膜电解槽中当催化剂同时作为阳极和阴极时，在约1.96V下维持200mAcm⁻2的电流密度超过100h。

如图1a所示，NSCo单原子位点和邻近金属纳米簇富勒烯基催化剂的合成路线包括两步加热过程，最终通过一步高温热解合成了具有NSCo单原子位点和邻近金属纳米簇的缺陷碳纳米材料（CoSA/CoNP-NSDNC）。

木质素基Co催化剂的合成与表征。

FeMg-N-C催化剂的合成与结构表征。

图文导读I双原子邻近设计：从结构解析到协同机制如图1所示，系统展示了FeMg-N-C催化剂的合成示意图与原子级结构表征结果。

如图1所示，系统展示了FeMg-N-C催化剂的合成示意图与原子级结构表征结果。

同时，它们的模块化组成特性有利于催化剂功能的精确设计。

I过氧化氢电合成催化剂分类与设计原理

图文导读I过氧化氢电合成催化剂分类与设计原理本文将催化剂划分为贵金属基、非贵金属基、无碳碳材料三大主流体系，如图1所示。

过氧化氢电合成催化剂的分类与设计原理。

NiFe-LDH/Ce(OH)CO₃催化剂的设计、可控合成与结构表征。

如图1所示，通过电沉积结合水热法合成了NiFe-LDH/Ce(OH)CO₃异质结构催化剂，XRD分析确认了NiFe-LDH与Ce(OH)CO₃两相的共存及各自特征晶面；

本研究提出了一种通过促进电子转移提升Ni、Fe位点路易斯酸性的策略，实现了对OH⁻的选择性吸附，并成功制备了NiFe-LDH/Ce(OH)CO₃异质结构催化剂，在碱性海水电氧化过程中实现了抗氯腐蚀稳定性与催化活性的协同优化。

CoSA/CoNP-NSDNC催化剂在较宽的电位范围内展现出较高的H₂O₂选择性（约90%），起始电位为0.72V（相对于可逆氢电极，RHE），在酸性条件下法拉第效率接近95%。

为了测试CoSA/CoNP-NSDNC催化剂的实际生产能力，使用CoSA/CoNP-NSDNC作为阴极催化剂组装了一个流动电池（图3a）。

值得注意的是，CoSA/CoNP-NSDNC催化剂在酸性条件下表现出优异的稳定性。

具体而言，图1b和图1c中的TEM图像显示，CoSA/CoNP-NSDNC催化剂具有层次化的多孔结构，包括微孔、中孔和大孔。

如图2d所示，在连续5000次循环伏安测试后，CoSA/CoNP-NSDNC催化剂的LSV曲线与初始曲线相比没有衰退。

所得的CoSA/CoNP-NSDNC催化剂相对于可逆氢电极（RHE）的起始电位为0.72V，并且在500mV的宽电位范围内实现了高达90%的H₂O₂选择性。

这些研究结果表明，CoSA/CoNP-NSDNC催化剂不仅在H₂O₂生产效率上具有卓越表现，还具备出色的有机污染物降解能力。

这些结果表明，CoSA/CoNP-NSDNC催化剂不仅具有优秀的稳定性，还具备强大的应用潜力。

这些结果表明，CoSA/CoNP-NSDNC催化剂在酸性环境中具有出色的ORR性能和稳定性，适合长期电化学应用。

结构设计与催化增强机制示意图：(a)通过水热法结合H₂还原合成CoWO₄/WO₂异质结催化剂的过程；

西北大学杨涛/郑晓燕&中国科学院过程所张会刚等：锂硫电池新突破，CoWO₄/WO₂异质结催化剂实现高效多硫化物转化西北大学杨涛/郑晓燕&中国科学院过程所张会刚等：锂硫电池新突破，CoWO₄/WO₂异质结催化剂实现高效多硫化物转化精选

西北大学郑晓燕副教授和杨涛教授团队，以及中国科学院过程工程研究所张会刚研究员团队共同提出了一种水热结合H₂还原生成的CoWO₄/WO₂异质结催化剂(图1a)的方法。

图6(a)CoFeLMH-3与F-CoFeLMH-8催化剂在1mol/LKOH+0.5mol/LNaCl体系中的线性扫描伏安曲线；

II电子结构揭示：从键合特征到电子重构如图2所示，全面解析FeMg-N-C催化剂的配位环境与电子结构特征。

如图2所示，全面解析FeMg-N-C催化剂的配位环境与电子结构特征。

如图4所示，展示了FeMg-N-C催化剂在酸性介质中的ORR性能及燃料电池实际化表现。

得益于这一自旋调控机制，FeMg-N-C催化剂在碱性和酸性介质中均表现出超越商用Pt/C的氧还原性能，并在锌-空气电池和质子交换膜燃料电池中实现出高功率密度和长循环稳定性，为高性能非贵金属催化剂的理性设计提供了自旋调控新思路。

CoWO₄/WO₂催化剂的材料表征：(a)前驱体及异质结的XRD图谱；

当前ADASCs仍面临精准可控制备、酸性工况稳定性、动态机制解析等挑战，未来需围绕高均一性合成、原位动态表征、高稳定界面工程、AI辅助设计协同发力，推动高效、稳定、低成本非对称双原子催化剂在燃料电池、金属-空气电池、电解水等领域的规模化应用，为全球能源转型与碳中和目标实现提供关键技术支撑。

图1直观呈现单原子、对称双原子、非对称双原子催化剂的演化脉络与核心差异。

对称双原子催化剂(SDASCs)虽有协同效应，但电子环境均一，仍无法同时优化多种中间体吸附。

建立非对称双原子催化剂(ADASCs)多维性能调控机制：系统建立非对称双原子位点催化剂(ADASCs)结构-电子-自旋-轨道-电荷全维度性能优化框架，阐明异核协同、桥连配体锚定、d带中心调控、自旋耦合等核心机制，为理解非对称催化行为提供理论基础。

本研究阐明了CoWO₄/WO₂异质结构的催化机制，并为高性能Li-S电池催化剂提供了一种有前景的设计策略。

这种局部富集现象会削弱催化剂的持续催化能力，使硫物种转化动力学逐渐降低。

在硫氧化还原过程中，多硫化锂容易在催化剂周围发生局部累积，造成浓度梯度加剧，并进一步诱发催化剂表面钝化。

由此，催化剂周围的局部浓度峰值得到缓解，反应界面保持更加稳定，硫氧化还原反应得以持续高效进行。

为解决这些问题，研究者们长期以来主要集中于开发高活性催化剂，希望通过增强多硫化锂转化动力学来抑制穿梭并提升循环稳定性。

磷诱导重构，协同稳定活性位：揭示了磷在NiFeP析氧催化剂动态演化中的关键促进作用。

结果表明，含磷的NiFeP和NixPy在反应过程中均发生明显结构重构，而不含磷的NiFeO则基本保持结构稳定，说明磷能够有效促进催化剂在阳极条件下发生结构演化，诱导形成更有利于析氧反应的活性相。

此外，利用机器学习和自动化技术促进催化剂设计、工艺优化和系统控制方面的智能决策是一项重大进步。

不同于传统研究中一味追求催化剂本征活性的思路，该工作强调宿主结构对局部电化学反应微环境的调控作用，为锂硫电池硫正极设计提供了新的研究范式。

本研究通过一步法合成了Fe/Mg共掺杂的ZIF-8前驱体，经高温热解后获得FeMg-N-C双原子催化剂，材料保持均匀的菱形十二面体形貌，Fe、Mg、N、C四种元素在碳基底上呈均匀分布状态，球差校正HAADF-STEM图像清晰呈现异核双原子亮点，结合EELS能谱直接验证了Fe-Mg双原子位点的成功构建，Fe-Mg间距约为2.56Å，同时Fe与Mg在原子尺度上与氮原子配位，形成了明确的双原子催化中心，为后续电子结构与自旋态调控奠定结构基础。

厘清磷在催化剂动态演化中的真实作用，对于设计新一代高效析氧催化剂具有重要意义。

Praveen等聚焦电解水制氢中阳极析氧反应动力学缓慢及贵金属催化剂成本高等关键问题，以NiFeP磷化物为模型体系，系统揭示了磷元素在催化剂电化学重构和析氧反应中的多重作用。

该结果进一步揭示，磷在NiFeP催化剂中具有双重作用：一方面诱导金属磷化物重构为高活性的NiFe(氧)氢氧化物，另一方面以PO₄³⁻形式参与调控活性相结构和界面反应环境，从而实现高活性与长稳定性的协同提升。

本文制备了一种基于碳基的2e⁻ORR电催化剂，该催化剂具有NSCo单原子掺杂与钴纳米粒子簇的协同作用。

磷诱导重构，协同稳定活性位：揭示了磷在NiFeP析氧催化剂动态演化中的关键促进作用。

该工作阐明了“磷诱导重构—磷酸根协同调控−NiFe活性相稳定”的结构−性能关系，突破了以往将金属磷化物简单视为预催化剂或牺牲模板的传统认识，为理解阴离子在电催化动态重构中的作用提供了新视角，也为设计高效、稳定、低成本的非贵金属析氧催化剂提供了重要思路。