近日，化学与材料工程学院刘天西教授/张龙生副教授与中国科学技术大学谢毅院士合作，在设计开发高性能催化剂的研究中取得重要进展，研究成果以“Conjugated Coordination Polymer Aerogels with Increased Accessibility of Well-Defined Single-Atom Metal Sites as A New Paradigm of Electrocatalysts”为题在线发表在《Advanced Materials》上（DOI: 10.1002/adma.202420565）。本论文共同第一作者为江南大学硕士研究生马紫薇和詹淑婷，通讯作者为中国科学技术大学谢毅院士、江南大学刘天西教授和张龙生副教授。

面对日益严峻的全球能源和环境挑战，推进可再生清洁能源的利用迫在眉睫。电催化技术用于高效转换/储存可再生清洁能源被认为是最有前景的途径之一。开发低成本、高性能的电催化剂对加速催化反应动力学具有重要意义。金属单原子催化剂，因其具有金属原子利用率高、电子结构和活性位点可精准设计等优点，在很多催化反应中展现出优异的性能，具有巨大的应用潜力。作为一类金属单原子催化剂，共轭配位聚合物的分子结构可通过调节金属和共轭配体种类进行精准设计，以灵活改变其金属活性位点的电子结构及其对催化反应中间体的吸附/脱附行为，进而对催化反应动力学产生重要影响。然而，共轭配位聚合物材料容易发生团聚，会严重降低其金属活性位点的可及性，进而降低其催化性能。

针对上述问题，团队提出了诱导交联-配位组装技术制备共轭配位聚合物气凝胶材料的新策略（图1），其充分发挥了共轭配位聚合物材料和气凝胶材料的结构优势。一方面，精准设计金属原子的种类和共轭有机配体的官能团/共轭结构，可实现共轭配位聚合物气凝胶催化剂中金属单原子活性位点配位结构的精准调控；另一方面，共轭配位聚合物气凝胶催化剂具有多级孔结构，可充分暴露金属单原子活性位点，并利用孔富集效应来提高金属单原子活性位点表面的局部反应物浓度，从而实现催化反应动力学的提升。该策略具有良好的普适性，可成功合成以镍、铜，锌等金属单原子为活性中心的共轭配位聚合物气凝胶，有望为开发高性能的金属单原子催化剂提供有益借鉴。

共轭配位聚合物气凝胶催化剂的制备流程和结构表征结果