基于此，吉林大學(xué)施展教授和陸海彥教授、長春應(yīng)用化學(xué)研究所邢巍研究員等人報道了通過電化學(xué)修飾Pt單原子成2D富N石墨烯類似物COF，在室溫和壓力下制備了一種無導(dǎo)電劑和無熱解的基于Pt的SAC（NGA-COF@Pt）。在電流密度為10 mA cm-2時，驅(qū)動HER所需的過電位在0.5 M H2SO4中為13 mV，在1 M KOH中為19 mV，是已報道的最有效的HER催化劑之一。在44 mV過電位下，其實現(xiàn)高質(zhì)量活性（18165 A gPt-1）和高周轉(zhuǎn)頻率（TOF，18.4 s-1），極大地提高了Pt單原子活性位點(diǎn)的本征活性。VASP解讀通過DFT計算和XPS，作者揭示了NGA-COF與單個Pt原子化學(xué)鍵之間的電子結(jié)構(gòu)。電子定位函數(shù)（ELF）和Bader電荷分析證實，單個Pt原子會吸引來自兩個配位N原子的電子云。電荷密度差計算表明，N的電子被吸引到Pt位點(diǎn)，形成Pt←N電子路徑。在引入Pt后，C的化學(xué)環(huán)境仍然存在，表明Pt并沒有直接與C位配位。此外，引入Pt后，N的結(jié)合能顯著增加，表明引入的Pt原子與N而不是與O配位。N元素結(jié)合能的增加，表明N的電子云向Pt方向移動。結(jié)果表明，不僅可以通過理想的金屬載體相互作用提高Pt位點(diǎn)的活性，還可以通過提高Pt的電負(fù)性來增強(qiáng)對催化前驅(qū)體H+和H3O+的吸附能力。總之，經(jīng)過NGA-COF載體優(yōu)化和調(diào)整的Pt電子結(jié)構(gòu)在實驗和理論上都具有較高的HER性能。Single-atom platinum with asymmetric coordination environment on fully conjugated covalent organic framework for efficient electrocatalysis.?Nat. Commun.,?2024, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-46872-x.
