单原子催化剂(SAC)是均相和异相催化之间的概念桥梁。它通过识别活性位点，甚至在原子尺度上监视催化位点的几何结构和电子环境的动态行为，提供了捕获反应中间体的新机会。

具有确定的微环境的模型SAC的探索和具有高原子分辨率的新颖操作技术的发展都是重要的，但仍然具有挑战性。

最近，由科学院大连化学物理研究所(DICP)的黄艳强教授和张涛教授带领的研究小组及其合作者报告了他们对单铁催化中心的电子和结构动力学的发现。原子材料在原位氧还原反应(ORR)条件下。

研究人员通过溶剂辅助接头交换(SALE)方法合成了具有良好控制的位点密度和确定的N配位环境的单铁原子催化剂。他们将其用作对ORR机制进行电子级别理解的模型系统。

黄教授说：“我们首次开发了Operando Mossbauer光谱，以鉴定在ORR期间活性原子分散的Fe部分的确切结构和自旋态。”

通过结合拉曼光谱和X射线吸收光谱(XAS)测量以及密度泛函理论(DFT)研究，研究人员证明了活性单Fe原子部分的与电位相关的结构和电子演化是通过直接在ORR条件下捕获* O 2-和* OH中间体。

这些结果为一体的operando技术及评估中心，这可能会引向电子级洞察催化中心和反应机理的方式提供一个概念证明。