来源：中国科学院福建物质结构研究所
双原子催化剂（DACs）凭借其成对金属中心之间可调的电子协同效应，在涉及多中间体的复杂催化反应中可实现多种吸附物种的协同活化，因而成为多相催化领域的重要前沿方向。相较于传统单原子催化剂，DACs可通过轨道杂化与电荷重新分布更精细地调控反应中间体的吸附能，尤其在涉及连续键断裂与成键的多步反应中展现出独特优势。然而，该领域的实用化进程仍受到三方面关键瓶颈的限制：首先，合成过程中双金属中心的热力学不稳定性使得原子级金属负载量普遍偏低（<2 wt%）；其次，原子尺度上难以清晰区分相邻的单原子与真实双原子对，阻碍了精准的构效关系研究；最后，现有合成策略多依赖特定前驱体和经验性试错，缺乏普适性的理论指导。因此，亟需从配位化学的本质出发，建立一种能普适性指导高载量、高稳定性DACs理性构筑的新方法，这已成为推动该领域发展的关键科学问题。
为解决上述挑战，中国科学院福建物构所韩丽丽团队创新性地开发了一种基于软硬酸碱（Hard-Soft Acid-Base, HSAB）理论的通用合成策略，成功制备出14种负载量创纪录的稀土基双原子催化剂（RE-DACs）。其金属负载量达12.8–30.7 wt%，相应原子载量为3.2–5.4 at.%，原子位点密度超过1.12 × 1021 sites g⁻1。此外，借助先进的深度学习辅助识别算法，研究还实现了异核双原子的高精度智能区分，异核双原子占比达60.5%–70.3%。
实验与理论分析揭示，合成中引入的软碱磷（P）通过HSAB理论驱动的抗键合屏蔽作用，有效削弱了硬酸金属与硬碱氮配体之间过强的离子键合作用，从而抑制金属位点的迁移团聚，促进超高密度双原子位点的形成与稳定。在电催化硝酸盐还原模型反应测试中，高载量DACs展现出优异性能，氨产率较低载量样品提升近3倍。这项工作基于配位化学原理，为双原子催化剂的设计建立了通用性的方法学框架，为理性并精准构筑高性能双原子位点催化剂结构提供了有效指导。