Atomair gedispergeerde M-N-C (M verwijst naar overgangsmetalen) materialen worden beschouwd als de meest veelbelovende alternatieven voor de op Pt gebaseerde edelmetaalkatalysatoren voor de elektrochemische reductie van zuurstof (ORR). Echter, de echte actieve sites in MNC blijven nog steeds ongrijpbaar.

Onlangs, een gezamenlijk onderzoeksteam onder leiding van Prof. ZHANG Tao, Prof. WANG Aiqin en Prof. YANG Xiaofeng van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) hebben een uniforme en goed gedefinieerde Cu-N-C single-atom katalysator (Cu-N-C SAC) gesynthetiseerd, en onthulde het dynamische gedrag van Cu-N-C SAC tijdens het ORR-proces.

Deze studie is gepubliceerd in Tijdschrift van de American Chemical Society op 31 augustus. Prof. Li Jianfeng en Prof. Tian Zhongqun van de Universiteit van Xiamen waren ook betrokken bij het onderzoek.

Lokale coördinatiestructuur van SAC speelt een belangrijke rol bij katalytische prestaties. De structuur van de actieve plaats in SAC's zal tijdens de reactie dynamische veranderingen ondergaan.

De onderzoekers maakten een uniform en goed gedefinieerd Cu-N ₄ SAC die een vergelijkbare alkalische ORR-activiteit vertoonde als Pt/C. Ze ontdekten dat het bereide Cu-N ₄ structuur in Cu-N ₄ SAC werd eerst omgezet in Cu-N ₃ structuur gedreven door het toegepaste potentieel, en dan naar HO-Cu-N ₂ structuur onder reactieomstandigheden.

"Deze resultaten bieden een nieuwe visie om het reactiemechanisme van M-N-C SAC's te begrijpen, evenals een gids voor het rationele ontwerp van meer actieve SAC's, " zei prof. WANG Aiqin.