近日，由材料科学与工程学院林建国教授指导的博士生胡慧，与天津大学材料科学与工程学院韩晓鹏教授合作，在原子级分散的过渡金属催化剂的合成与催化机理方面取得重大进展，研究成果《具有增强的氧气还原反应活性的原子级分散的金属和非金属位点活性结构和反应机理的揭示》（Clarifying the Active Structure and Reaction Mechanism of Atomically Dispersed Metal and Nonmetal Sites with Enhanced Activity for Oxygen Reduction Reaction），在国际顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials，IF=27.600）上发表。材料科学与工程学院博士生胡慧为论文第一作者，我校为第一作者单位。

原子分散的过渡金属（ADTM）催化剂在能量转换反应中广泛应用，而过渡金属的相似性质使得通过调整金属组成来连续提高ADTM活性变得困难。在ADTM引入非金属位点可能有助于有效调节金属的电子结构并显著提高活性。然而，实现ADTM与非金属原子共存并阐明它们对催化机制的协同效应是一个十分具有挑战的工作，其中，阐明原子级分散金属-非金属材料中的活性位点及其催化机制至关重要。

该研究在创新中成功合成了新型混合催化剂，其中含有Co单原子和Co-Se双原子位点（Co-Se/Co/NC），并在氧气还原反应（ORR）中表现出优异性能。理论分析结果表明，Se位点可以有效调节Co活性位点的电荷重新分布。此外，Co单原子位点与Co─Se双原子位点之间的协同效应进一步调整d带中心，优化中间体的吸附/解吸行为，最终加速ORR动力学。该成果清晰地阐明了反应机制，并展示了原子级分散金属-非金属纳米材料在能量转换和存储应用中的巨大潜力。

林建国教授团队长期致力于生物医用金属材料、新能源材料和表面耐磨涂层等领域研究，积极与国内外顶尖研究团队合作，在科学研究、学术交流、成果转化和人才培养等方面取得了丰硕成果。近年来在国际权威期刊发表系列科研成果，授权发明专利10余项，作为主要完成人获得研究生教育国家教学成果二等奖1项。所指导的研究生多人获得湖南优秀博士或硕士论文。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202416126