材料合成（图2）：将铂盐（K2PtCl6）、含氮小分子（DCDA）、多孔碳载体混合，并在H2和N2两种不同反应气氛中煅烧，通过STEM和ex-situ XAFS证实单原子位点的生成。

图2. (a) PtN4-x SAC和(b) PtN4 SAC的STEM图；PtN4-xSAC，PtN4 SAC和相关参比样品的(c) XANES图谱，(d) FT-EXAFS图谱，(e) WT-EXAFS图谱。

铂单原子位点在CER过程中的动态演变（图3）：低配位的铂单原子位点在1M NaCl电解液中可直接吸附Cl-离子，形成PtN2Cl2。在70 mV过电位的CER反应条件下可观察到接近满配位的PtN2Cl4中间体。而传统PtN4位点在CER过程中Cl原子配位数通常低于1。该原位XAFS结果从多个原位中间体中都含有PtN2结构，证实了PtN2位点的成功合成。也揭示了PtN2位点与传统PtN4位点在CER反应过程中，具有不同*Cl覆盖度，形成不同的中间体结构。

图3. PtN4-x SAC在ex situ和反应过程中的(a) XANES图谱和(b)氧化态,(c) FT-EXAFS图谱和(d)配位数变化。误差棒表示EXAFS线性拟合中的误差。(e) EXAFS拟合图谱以及对应Pt-N键和Pt-Cl键曲线。(f) Pt SAC在CER反应过程中的结构演变，其中不同原子用不同颜色的小球表示，Cl(绿色)，N(浅蓝色)，Pt(红色)，O (黄色)和H（灰白色）。

铂单原子催化剂CER性能表征：相比于PtN4SAC, PtN4-x SAC在1M NaCl电解液中的TOF可以高达99.2 s-1， 且在海水中也表现出较高的活性。通过反应活性与Cl-浓度的关系探究其反应动力学行为发现：受益于高*Cl覆盖度（原位XAFS结果证明），PtN4-xSAC突破了传统PtN4 SAC受低*Cl覆盖度所限的反应决速步骤，从而有效提高活性。

图4. (a) PtN4 SAC和PtN4-x SAC在1M NaCl (pH=1)中的LSV曲线；(b) PtN4-x SAC与已报道的材料的TOF比较；(c) PtN4-x SAC在RRDE测试中的环电流和盘电流以及Cl2选择性，PtN4-xSAC，PtN4-x SAC和RuO2在酸化的海水(pH=1)和海水中的LSV曲线；(f) PtN4-x SAC在电流密度为10 mA cm-2的稳定性测试。

本研究通过原位XAFS捕捉到CER过程中PtN2Cl2和PtN2Cl4位点的可逆转化，揭示了低配位铂单原子的形成以及其在CER过程具有高*Cl覆盖度，从而提高了CER的反应速率。该工作利用单原子位点与反应中间体的相互作用的差异性，可有效地区分单原子位点的结构差异，从而构建单原子位点结构-性能构效关系，为探索单原子催化剂配位结构与性能的关系有着重要的启示。

兰亚乾, 华南师范大学化学学院二级教授、博士生导师，英国皇家化学学会会士。2009年获得东北师范大学物理化学博士学位，2010-2012年日本学术振兴会(JSPS)博士后，日本产业技术综合研究所（AIST）关西中心外国人特别研究员。2012年底加入南京师范大学工作，2021年在华南师范大学成立团簇能源材料研究中心。获得国家杰出青年基金、第四批国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、教育部青年长江学者奖励计划、国家优秀青年科学基金、江苏省“双创团队”领军人才、江苏省杰出青年基金等人才项目，曾获中国光化学-泊菲莱优秀青年科学家奖、黑龙江省自然科学奖、吉林省自然科学奖等奖励。现担任广东省化学会副理事长，中国化学会二氧化碳专业委员会副主任委员，中国化学会光化学专业委员会委员，中国感光学会光催化专业委员会副主任委员，中国化学快报（CCL）副主编，Natl. Sci. Rev.学科编辑组成员，Inorganic Chemistry、EnergyChem、Nano Research Energy、 Polyoxometalates、物理化学学报、结构化学等期刊（顾问、青年）编委。主要从事团簇化学和配位化学的研究，致力于晶态材料在能源领域的应用探索。近五年来以通讯作者在Nat. Syn、Sci. Adv.、PNAS、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Chem、Matter、Natl. Sci. Rev. 等期刊上发表通讯作者论文300余篇。论文被他引35000余次， ESI高引论文46篇，个人H-index 101，连续多年入选科睿唯安 “全球高被引科学家”（化学）和爱思唯尔“高被引学者”（化学）。

严勇，华南师范大学教授，博士生导师，国家级青年人才项目、广东省珠江人才计划项目入选者。本科毕业于兰州大学化学系（导师：刘伟生教授），2011年获得英国诺丁汉大学化学博士学位，分别在英国诺丁汉大学、曼彻斯特大学、利物浦大学从事博士后研究和研究员的工作，师从欧洲科学院院士、曼彻斯特大学副校长Martin Schröder院士和英国皇家科学院Matthew Rosseinsky院士，在2016年与诺贝尔化学奖获得者Fraser Stoddart爵士开展国际合作项目。长期致力于基于配位化学的新物质如新型多孔金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）材料的设计合成、能源催化应用以及利用同步辐射X射线衍射、中子粉末衍射等原位晶体学表征晶态材料结构的研究。发表SCI论文50余篇，个人H因子35，目前担任J.Am. Chem. Soc.等期刊审稿人。课题组诚聘博士后和科研助理（MOF和COF方向），欢迎报考博士及硕士研究生，有意者请来信咨询（Yong.Yan@m.scnu.edu.cn；yqlan@m.scnu.edu.cn）。

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文献信息：

Q. Wang,Y. B. Liao, B. Mei, J. Zhang, D. Kido, W. Cheng, G. Chen, T. Zhang, Y. Cao, S.-Li Li, Y. Yan, Ya-Q. Lan, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202513656. 

https://doi.org/10.1002/anie.202513656