摘要：具有明确活性中心的双原子催化剂（DACs），由于具有协同作用正受到越来越多的关注。然而，双原子位点的构建和促进多步催化反应的协同作用的理解，需要更多的实验研究和理论研究来进一步证明。

具有明确活性中心的双原子催化剂（DACs），由于具有协同作用正受到越来越多的关注。然而，双原子位点的构建和促进多步催化反应的协同作用的理解，需要更多的实验研究和理论研究来进一步证明。

2025年1月7日，郑州大学尚会姗副研究员、清华大学燃烧能源中心罗璇博士、 北京理工大学陈文星副教授在国际期刊Nature Communications发表题为《Precisely designing asymmetrical selenium-based dual-atom sites for efficient oxygen reduction》的研究论文。Xiaochen Wang、Ning Zhang为论文共同第一作者，尚会姗副研究员、罗璇、陈文星副教授为论文共同通讯作者。

尚会姗，郑州大学副研究员，2013年本科毕业于河南理工大学，2016年硕士毕业于郑州大学，2020年于北京理工大学获博士学位（导师：张加涛教授和陈文星副教授），毕业后于郑州大学担任助理研究员，2023年至今担任郑州大学副研究员。

其研究方向主要为金属催化剂的原子级精准合成以及新型电催化材料的开发与应用等。

陈文星，北京理工大学副教授，2011年本科毕业于北京航空航天大学；2015年博士毕业于中国科学技术大学，师从国际著名同步辐射X-射线谱学专家、前全国同步辐射专业委员会理事长吴自玉教授；2016年在清华大学化学系进行博士后研究，师从中国杰出化学家李亚栋院士；2018年受聘于北京理工大学材料学院，并建立课题组，担任独立PI。

陈文星主要从事单原子催化剂的原子级可控合成与能源催化方面的研究，以及应用X-射线谱学方法（XANES、EXAFS）从原子尺度上研究催化剂的局域结构，并运用基于同步辐射大科学装置的原位测试技术对相关反应机理进行探索。

在本研究中，作者设计了一系列不对称硒基双原子催化剂，包括异核Se N2-Mn2（M=Fe，Mn，Co，Ni，Cu，Mo等）有效氧还原反应（ORR）的活性位点。光谱表征和理论计算表明，异核硒原子可以通过短程调控有效地极化其他金属原子的电荷分布。

在这些硒基双原子催化剂中，硒-铁双原子催化剂实现了优异的碱性ORR性能，其半波电位为0.926 V。

此外，基于SeN2–FeN2的锌空气电池具有高比容量（764.8 mAh g−1）和最大功率密度（287.2 mW cm-2）。本工作为设计异核DAC以提高ORR效率提供了一个很好的前景。

图1：SeFe-C2N的原子局域结构表征

图2：SeM‒C2N (M = Mn, Co, Ni, Cu, Mo, etc.) 在0.1 M KOH下的ORR电化学活性

图3：ORR的理论计算

图4：SeFe-C2N的协同机制

这项研究成功制备了非对称异核SeN2-MN2双原子活性位点锚定在C2N上的催化剂。由于非对称Se和Fe部分之间的极化电荷分布，所得的SeFe-C2N催化剂在碱性介质中表现出优异的ORR性能。

SeFe-C2N基锌空气电池展现出可比的最大功率密度。此外，DFT计算进一步揭示了SeN2-FeN2双原子位点之间的共催化效应改变了潜在的决定步骤并加速了*OH的形成。

Wang, X., Zhang, N., Shang, H. et al. Precisely designing asymmetrical selenium-based dual-atom sites for efficient oxygen reduction. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-55862-6.

来源：华算科技