一项针对单原子催化剂在电化学合成过氧化氢（H₂O₂）中的应用研究显示，以金属氧化物SnO₂为载体的单原子催化剂（如Mn:SnO₂和W:SnO₂）展现出显著的双功能催化性能。研究者通过理论计算筛选发现，Mn、Ti、Fe等单原子位点嵌入SnO₂晶格后，可优化氧还原反应（ORR）中*OOH中间体的吸附能，降低反应能垒，从而在碱性条件下实现高达98%的H₂O₂选择性，同时过电位仅需40 mV，性能远超传统贵金属催化剂。另一方面，W:SnO₂因独特的电子结构被证明是高效的水氧化（WOR）活性位点，与SnO₂载体的宽pH稳定性协同作用，使催化剂在连续运行100小时后仍保持90%的活性。机理分析进一步揭示了金属单原子与SnO₂界面形成的Mn-O-Sn等配位结构不仅增强了活性位点的稳定性，还通过抑制4e⁻竞争路径提升反应选择性。该工作为开发低成本、高稳定性的双功能催化剂提供了新思路，同时强调了载体电子性质与单原子配位微环境协同优化对工业电化学合成的重要性。
2. 《嵌入Co₃O₄的铱单原子在酸性条件下高效催化氧析出反应》
单原子催化剂在催化氧析出反应（OER）中展现出显著优势，其通过将贵金属以孤立单原子形式分散于载体中，大幅提升催化活性和原子利用率。例如，铱单原子嵌入钴氧化物基体的催化剂在酸性条件下过电位从412 mV降至236 mV，质量活性显著高于传统块体催化剂，这源于单原子位点与载体间的电子协同效应及高价态金属中心的动态活化机制。单原子催化剂的优势包括：（1）最大化贵金属原子利用率，降低材料成本；（2）活性位点明确且可调控，通过配位环境优化中间体吸附能；（3）载体与单原子间的强相互作用提升结构稳定性，同时促进电荷转移与反应动力学。此外，其制备工艺（如机械化学法）具备规模化潜力，为设计高效、耐用的电催化剂提供了重要方向，凸显了单原子结构在平衡催化活性与稳定性方面的独特价值。