迄今為止，由于對氧還原反應(ORR)和析氫反應(HER)的高催化活性，碳負載鉑成為這類應用的有效催化劑。Pt基貴金屬具有低過電位和快速反應動力學的特點，在電催化領域具有獨特的性能優勢。然而，其儲量稀缺、過高的價格、較低的活性和耐久性嚴重限制了它們在能量轉換設備上的大規模商業應用。

因此，將單原子催化和強金屬載體相互作用(SMSI)相結合的綜合工程將是最大限度地提高鉑和單原子金屬作為多活性物種的原子效率的有利策略。

近日，武漢理工大學木士春課題組利用MOF衍生的具有Mn單原子的碳骨架(Mn-SAs/N-C)作為載體，通過它們之間的強耦合作用進一步限制了Pt的過度生長。

具體而言，在單原子Mn-N-C體系中引入了額外的活性Pt，以進一步提高催化性能，同時保留了反應的選擇性和耐久性。由于Mn位點和Pt位點的強耦合作用以及Mn單原子位點對Pt的隔離作用，很好地抑制Pt物種在高溫熱解過程中的過度生長(負載量為1.98 wt.%)。

此外，分離的Mn?N₄位點與Pt位點之間的電荷密度重新分布以及活性Pt位點上的d帶中心的負移，導致對關鍵OH*和H*中間體的吸附減弱和反應能壘降低，進而增加了其ORR和HER活性。

因此，所制備的Pt@Mn-SAs/N-C催化劑的酸性/堿性ORR半波電位(E_1/2)為0.896/0.91 V_RHE，在1.85和0.9 V的質量活性分別為0.62/0.588和0.39/0.398 A mg_Pt^?1，是商業Pt/C催化劑的9.6/9.1和11.1/14.7倍。

對于HER，Pt@Mn-SAs/N-C催化劑在酸性/堿性條件下，在10 mA cm^?2電流密度下的過電位為25/16 mV，并且具有優異的長期穩定性。因此，這項工作為ORR和HER電催化提供了一種高效、低成本的電催化劑，并為研究具有多種活性物種的整合催化實體提供了范例。

Marriage of Ultralow Platinum and Single-Atom MnN₄ Moiety for Augmented ORR and HER Catalysis. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.2c06340