近日，我院碳中和新材料团队提出一种通过调节活性金属非对称配位的策略显著提升了配位聚合物材料的电催化合成氨性能。该研究成果以“π-d conjugated copper chloranilate with distorted Cu-O₄ Site for efficient electrocatalytic ammonia production”为题，发表于Advanced Functional Materials（IF = 18.5）上。文章通讯作者为刘占宁博士和田健教授，硕士研究生邢成勇、博士研究生任佳丽、中科院高能物理研究所樊龙龙博士为共同第一作者，山东科技大学材料学院为第一单位。

单原子催化剂由于近乎100%的原子利用率和极高的稳定性在催化领域受到了广泛关注。一直以来对称型的M-X₄ (M = Fe, Co, Cu；X= C, N, O)构型被认为是理想的单原子催化剂结构。然而，近期部分理论研究结果表明这种对称的电子分布状态可能不利于部分中间产物的活化，从而影响其催化活性。鉴于此，研究团队通过利用配位聚合物材料结构高度可调的特点，以氯冉酸分子（CA）为构筑单元与Cu配位，形成了富含Cu-O₄构型的链状结构。由于相邻链的Cl与Cu之间存在较强的相互作用，使得Cu-O₄构型发生了显著的局域结构畸变。进一步的理论计算结果表明，这种畸变的Cu-O₄构型可以显著降低氮还原反应（NRR）和硝酸根还原反应（NO₃RR）过程中中间产物的（*N₂和*NO）的吸附与活化能垒，从而显著提升其催化性能。与此对应的，在相邻链之间植入辅助配体（吡嗪）会削弱Cu-O₄构型的畸变程度，从而降低其催化活性。这种通过引入局域畸变调节活性中心电子构型的策略，可以为高效电催化剂的设计合成提供新的途径。

本研究工作得到了国家自然科学基金、山东省杰出青年基金、校“山海英才工程”、“菁英计划”等项目的大力资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202409064