金属-氮配位结构中配位氮原子的类型对氮掺杂碳基单原子催化剂（SACs）的催化性能至关重要。扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）光谱是一种分析SACs配位环境的强大工具。尽管效果显著，但同步辐射光源的稀缺性和数据分析的复杂性限制了其在鉴定SACs 金属-N 配位类型的广泛应用。

鉴于此，闽南师范大学蔡志雄副教授、福建物构所林淑娟和厦门大学陈曦教授联合团队提出了一种基于鲁米诺阴极电化学发光的（ECL）策略，用于快速识别Co SACs的N配位类型。

研究表明，不同的氮配位类型显著影响Co SACs中钴原子的自旋性质。与自旋密度呈现d_z2轨道特征的吡啶型CoN₄相比， 吡咯型CoN₄具有d_xz轨道的特征，具有合适的吸附能，更有利于 O₂^•- 的 O-O 键进一步断裂为 ^•OH，产生更多的活性中间体并促进阴极ECL的发射。该研究首先通过改变氮源(C₇H₁₀N₂/C₄H₆N₂)制备了吡咯型CoN₄ 和吡啶型CoN₄ Co SACs。利用XPS、 XANES、EXAFS测试对Co SACs的电子结构以及配位环境进行表征。但这两者的氧还原催化活性差异并不明显。

ECL研究结果显示，吡咯型CoN₄的ECL强度是吡啶型CoN₄ECL强度的两倍左右。此外，通过ROS清除实验和EPR测试得到，对于吡咯型CoN₄系统，O₂^•-和^•OH是主要的活性氧类型。而O₂^•-是吡啶型CoN₄体系关键的自由基。产生这种现象的原因归因于所制备的Co SACs的Co金属具有不同的电子自旋状态，从而产生不同活性氧中间体，最终导致了ECL信号的差异。

DFT计算表明，CoN_{4(pyrrolic N)}和CoN_{4(pyridinic N)}电子构型的不同，导致对*O₂和 *OH的不同吸附，选择性地产生活性氧中间体，从而影响随后的ECL信号。

本研究不仅展示了一种用于筛选SACs中氮配位类型的新方法，而且为SACs中氮配位类型与活性氧的选择性产生之间的关系提供了一种直观的认识。研究结果证明了通过d轨道电子构型介导的ECL过程对SACs进行局部配位环境表征的可能性，并可能进一步应用于快速筛选SACs。