揭示电催化活性位点的化学探针法：从理论到实践
在电催化研究中，识别活性位点是关键，已知的方法包括XAS表征和理论计算。然而，如何确证研究的金属位点就是真正的活性中心，而非杂质或碳基底的影响，是科学家们面临的挑战。
化学探针的威力：对比与毒化实验
为了验证活性，科学家们常常通过对比实验，比如在不添加特定金属的对照催化剂中观察反应差异。同时，化学毒化实验起着决定性的作用。当催化剂原本具有催化性能，但加入特定的毒化试剂后失去活性，这强烈暗示了金属中心在催化过程中的核心角色。例如，卤离子和硫化物的加入对ORR（氧还原反应）活性的影响，揭示了单个位点的金属在活性位点中的作用。
精细调控与离子效应的探索
研究者们如Gewirth和Sun团队，通过调控配体与金属离子的结合，揭示了离子对电解质中ORR活性的影响。在酸性环境中，SCN-离子抑制活性，而在碱性介质中，ORR的活性可能取决于其他催化位点。这些发现揭示了活性位点在不同环境下的选择性。
化学探针的简便性与复杂性
尽管高级表征方法普及，化学探针仍是实验室常用的手段。例如，崔研究员通过精心设计的氰化物中毒实验，区分了FeNxCy SAC中不同活性部分的特性。他们发现，氰化物的毒化程度与浓度成正比，且能揭示不同活性形式的D1/D2结构差异。
活性位点密度与催化剂性能
活性位点密度对于催化剂的整体性能至关重要。Kucernak团队采用电化学方法，通过亚硝酸盐吸附与还原剥离，定量活性位点的密度，这与穆斯堡尔光谱法结果有所差异，揭示了催化剂潜在的优化空间。
催化剂的挑战与潜力
尽管Fe/N/C SAC的铁原子利用率远低于理想值，这提示了催化剂在提高活性部分利用率方面仍有巨大潜力。值得注意的是，处理化学毒剂时，如氰化物，必须严格遵守安全规定，避免潜在的风险。
结论：化学探针在电催化活性位点鉴定中的重要性
通过化学探针的精细操作，科学家们得以深入理解电催化活性位点的特性，从而优化催化剂设计，挖掘其隐藏的性能潜力。然而，安全性和精确度始终是化学研究中的双重考量，值得我们继续关注和探索。