中科大曾杰教授团队最新Nature子刊： 单原子锚定位点设计

选择性锚定单原子到载体的特定位点来提升电化学析氧的性能

第一作者：张志荣、冯晨、王董第

通讯作者：周仕明*、孔源*、鲍骏*、曾杰*

单位：中国科学技术大学

基于此，来自中国科学技术大学的曾杰、鲍骏、周仕明研究团队和孔源副研究员合作，在国际知名期刊Nature Communications上发表题为“Selectively anchoring single atoms on specific sites of supports for improved oxygen evolution”的文章。该文章选择性地将单原子Ir锚定在载体CoOOH表面的特定位点处，从而通过锚定位点设计构造出两种配位环境不同的单原子催化剂，并结合电化学测试和理论计算，揭示了不同位点处单原子催化电化学析氧的微观机制。

要点一：单原子锚定位点设计

采用电化学沉积技术，选择性地将不同配位环境的单原子精准锚定在载体表面的不同位点处。根据静电吸附原理，通过电化学阴极沉积，可以使金属阳离子前驱体（IrCl₃⁺）沉积到载体表面局部带负电的三重中空位点处（Ir₁/TO-CoOOH）；通过电化学阳极沉积，可以使金属阴离子前驱体（Ir(OH)₆^2-）沉积到载体表面局部带正电的氧空位处（Ir₁/VO-CoOOH）。

要点二：单原子锚定位点调控电化学析氧性能

电化学测试表明，相对CoOOH载体，Ir₁/TO-CoOOH和Ir₁/VO-CoOOH的OER性能均有所提升，其中Ir₁/VO-CoOOH的提升最为显著。进一步的动力学分析发现，Ir₁/VO-CoOOH催化电化学析氧的动力学比Ir₁/TO-CoOOH快，这充分表明单原子锚定位点对其电化学析氧性能有明显的调控作用。

要点三：揭示单原子锚定位点对电化学析氧的调控机制

结合原位表征技术及理论计算模型，揭示了具有不同配位环境的Ir₁/TO-CoOOH和Ir₁/VO-CoOOH在OER中性能提升的机制。对于Ir₁/TO-CoOOH，Ir-Co之间强烈的电荷作用，降低了Co 3d的带隙，增加了活性位点Co的亲电性，从而增强了其对OER关键中间体的吸附。而对于Ir1/VO-CoOOH，Ir-Co之间电荷效应不明显，但是Ir单原子特殊的OH配位与OER中间体*OOH之间形成了氢键相互作用，从而通过构型效应稳定了*OOH中间体，降低了反应能垒。

要点四：前瞻

本工作不仅利用电化学沉积技术选择性地调控了单原子在载体表面的锚定位点，从而获得了具有均一结构的单原子催化剂，而且利用不同锚定位点处单原子配位环境的差异，详细研究了不同单原子结构对OER反应性能的提升机制，最终证明了精准调控单原子锚定位点的重要性。

Selectively anchoring single atoms on specific sites of supports for improved oxygen evolution

https://www.nature.com/articles/s41467-022-30148-3.pdf

曾杰  教授  

1980年9月出生于河南省商城县，现任中国科学技术大学教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金入选者，国家“万人计划”科技创新领军人才，担任国家重点研发计划首席科学家。荣获中国青年科技奖“特别奖”、中国化学会-赢创化学创新奖、侯德榜化工科学技术青年奖、中国新锐科技人物、安徽省自然科学奖一等奖、安徽青年五四奖章等奖项。

曾杰教授主要研究领域为碳一催化，旨在实现高效转化碳基小分子（如CO、CO2和CH4）制备液体燃料和高附加值化工品。近年来以通讯作者身份已在Nature Nanotechnol. (2篇)、Nature Catal (1篇)、Nature Energy (1篇)、Nature Commun. (8篇)等高影响力学术期刊发表了114篇论文，总被引用16000余次，H因子为68。出版书籍三部，申请中美专利64项。Nature对曾杰教授进行了专访，相关采访发表在Nature的亮点专栏。部分研究成果被Nature Mater. 杂志、Angew. Chem. Int. Ed. 杂志、C&EN News、Materials Views等国际科学媒体广泛报道，并多次被CCTV、《人民日报》、《人民日报（海外版）》、《光明日报》、《科技日报》等多家国内主流媒体关注。

课题组拥有一流的工作平台，开放活跃的学术氛围和丰富的国内外交流合作机会。现有平台和仪器包括原位DRIFTS、TPD-MS、BET、电化学测试一体化测试平台、各类固定床和浆态床反应器、UV、Plasma等多种催化剂表征和测试仪器。此外课题组和上海光源、合肥光源具有高度密切的合作关系，并以此搭建了各类原位测试平台。

课题组主页：http://catalysis.ustc.edu.cn/

招聘岗位

招聘博士后/特任副研究员，开展电驱动、热驱动以及热电驱动多相催化反应，包括实验和理论计算，反应包括CO₂/CO还原、甲烷部分氧化、丙烷脱氢、小分子电合成等研究。

申请条件：

1. 已获得博士学位或应届博士毕业生，在电催化、热催化、理论计算等领域有扎实的研究基础。

2. 应聘特任副研究员原则上应具有两年或以上的博士后经历，国外著名高校优秀博士毕业生且科研业绩突出者可破格申请。

3. 具有良好的英文听说读写能力。

岗位待遇：

1. 聘期 2-3 年。

2.工资待遇（博士后年薪21万元以上，特任副研究员年薪24万元以上，特别优秀的将视个人情况面谈）：

此外，课题组会推荐优秀申请人申报中科大“墨子杰出青年特殊津贴”，入选后年薪可在基础数额之上增加 15 万元（一等资助）/5 万元（二等资助）。

3. 学校为博士后/特任副研究员办理社会保险（基本养老保险、失业保险、基本医疗保险及医疗救助保险、工伤保险、生育保险）和住房公积金。

4. 学校为博士后/特任副研究员提供两室带全套家具的周转房。对不要求安排人才公寓住房者发放租房补贴，补贴标准由学校统一制定。

5. 博士后/特任副研究员子女可在科大附属幼儿园、附小、附中就学，免交赞助费。幼儿园为孩子每日提供“三餐一点”（早、中、晚三餐和下午一次点心），免除家庭的后顾之忧。

6. 特任副研究员期满考核优秀者，可申请学校的“副研究员”或“副教授”岗位；博士后期满考核优秀者，可申请学校的“特任副研究员”岗位。课题组将会积极帮助出站博士后联系申请高等院校及研究所的工作，或推荐国际一流著名院校进一步深造。

申请方式：

请申请者将申请材料发送到以下邮箱：zengj@ustc.edu.cn，邮件以“博士后/特任副研究员申请+姓名”命名。本课题组承诺对所有应聘者材料给予保密。

欢迎有志于从事相关研究的博士进入本课题组，共同开展研究工作！

联系方式：

地址：安徽省合肥市金寨路96号中国科学技术大学东区微尺度理化大楼16-005室

电话：0551-63603545