傳統(tǒng)熱解反應(yīng)中活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)多樣性往往限制了人們對(duì)活性位點(diǎn)周圍的局域配位環(huán)境(LCE)對(duì)其氧還原反應(yīng)(ORR)性能的基本認(rèn)識(shí)?;诖?,北京化工大學(xué)向中華教授(通訊作者)等人基于共價(jià)有機(jī)聚合物(COP)催化劑,通過(guò)非熱解方法創(chuàng)建了一系列具有清晰LCE的FeN4活性位點(diǎn)。結(jié)果表明,在dz2軌道調(diào)節(jié)下,F(xiàn)e原子在吸電子側(cè)鏈基團(tuán)周圍攜帶了更多的正電荷,從而形成了具有活性高價(jià)構(gòu)型(FeH+N4)的COPBTC@Cl-CNTs催化劑。作者通過(guò)密度泛函理論(DFT)計(jì)算對(duì)具有不同軸向側(cè)鏈官能團(tuán)的FeN4+1活性位點(diǎn)的電子轉(zhuǎn)移進(jìn)行了理論研究。二維電荷密度差分圖表明,與COPBTC-CNTs中COPBTC分子與CNTs載體之間的范德華吸附相比,共價(jià)接枝的COBBTC@X-CNTs中的軸向配體上的側(cè)鏈官能團(tuán)修飾和改變了平面Fe原子的電荷密度,從而調(diào)節(jié)了LCE,重塑了ORR的電催化活性。本文進(jìn)一步計(jì)算了ORR反應(yīng)的吉布斯自由能變化。計(jì)算結(jié)果表明,所有COP電催化劑的速率決定步驟(RDS)都是OH*的解吸。COPBTC-Cl-CNTs在所有催化劑中顯示出最小的RDS能壘(0.548 eV)。Fe 3dz2軌道的局域態(tài)密度(PDOS)隨著軸向配體的吸電子能力的增強(qiáng)而呈現(xiàn)出遠(yuǎn)離費(fèi)米能級(jí)的趨勢(shì)。作者創(chuàng)新性地提出一種新的描述符ξ,它被定義為Fe原子投影到3dz2軌道的能帶中心。ξ相對(duì)于費(fèi)米能級(jí)越低,標(biāo)志著反鍵態(tài)的電子占據(jù)越多,相應(yīng)的吸附力也越弱。Fundamental Understanding of Electronic Structure in FeN4 Site on Electrocatalytic Activity via dz2-Orbital Driven Charge Tuning for Acidic Oxygen Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202215441.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202215441.