源自金属有机框架（MOFs）的单原子催化剂（SACs）已经引起了极大的关注，因为MOFs的高比表面积和独特的微孔结构暴露了大量的活性位点，赋予了SACs高催化性能。此外，这类催化剂中的单原子位点也具有可预测性和灵活的配位结构。近年来，人们对MOFs的形态和晶面效应进行了诸多探索。由于单原子位点通常保持MOFs的原始配位结构，拥有不同晶面的MOFs的也可能影响最终形成的活性位点的电子结构，从而导致SACs催化性能的不同。然而目前为止，少有集中在MOFs衍生的SACs的晶面效应上的研究。在MOFs的形貌可控合成中经常会用到封端剂，它会与表面位点相作用，导致表面原子位点的配位结构发生改变。因此，发展热力学可控的合成策略，在统一的反应体系下获得具有暴露特定晶面的MOFs，对于理解MOFs的生长机制和MOFs衍生的SACs的晶面效应具有重要意义。

在不引入封端剂的情况下，中南大学熊禹副教授、颜军教授团队开发了热力学可控的合成策略来控制ZIF-8的形貌，对于帮助理解其晶面效应和由ZIF-8衍生的单原子催化剂的构效关系至关重要。在此，我们通过热力学可控的合成策略，制备了具有不同形态（立方体、截断的菱形十二面体和菱形十二面体）的ZIF-8，从而暴露出不同比例的{100}、{110}晶面。在不同的反应温度下，ZIF-8显示出了不同的分层生长模式。此外，这种策略也适用于封装其他金属前驱体（Fe(acac)₃、Cu(acac)₂和Co(acac)₂）的ZIF-8的制备。进一步探究了由不同形貌Fe-ZIF-8衍生的锚定在氮掺杂碳催化剂（SA-Fe/CN），材料上的Fe单原子保留了其原始形态和{100}面上的不饱和表面活性位点，显示出对氧还原反应（ORR）的不同催化性能。本工作不仅揭示了ZIF-8的不同生长模式，并且为合理设计和合成不同形态的MOFs指出了一个新的方向。

作者通过热力学可控的合成策略，制备了具有不同形态的ZIF-8材料。当反应在室温（30℃）下进行时，ZIF-8遵循面积减少的分层生长模式，而在较低的温度（-40℃）下则转为整体分层生长模式。而后选取不同形貌Fe-ZIF-8衍生的SA-Fe/CN催化剂进行了表征。

图1. 不同形态的ZIF-8的制备策略示意图及SEM图

图2. SA-Fe/CN的TEM、AC-HAADF-STEM以及同步辐射数据

熊禹：通讯作者，中南大学化学化工学院特聘副教授。2018年6月博士毕业于中南大学化学化工学院，2018年7月至2020年7月进入清华大学从事博士后研究工作，同年进入中南大学化学化工学院工作。主要从事单原子，纳米催化剂合成及其性能研究工作。近年来，在国际期刊发表SCI论文20余篇，其中以第一作者或者共同第一作者身份在Nature Nanotechnology、Advanced Materials、 Angewandte Chemie International Edition等化学类顶级期刊中发表论文13篇，其中3篇被评为ESI高被引论文，1篇被评为ESI热点论文，被引用1500余次。授权专利一项。获中国科协青年托举人才工程，湖南省青年科技人才（荷尖）计划资助。

颜军：通讯作者，中南大学化学化工学院教授，博士生导师，Polyoxometalates期刊青年编委。2007年入选首批“国家建设高水平大学公派研究生项目”留学英国格拉斯哥大学， 2010年获得格拉斯哥大学化学博士学位后在格拉斯哥大学理工学院从事化学博士后研究工作，2012年年底归国加入中南大学化学化工学院。近年来，主要从事无机金属氧化物功能分子材料与器件、金属氧酸盐基功能分子的设计与合成、新分子氧化物器件的制造等研究。先后在Nat. chem.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem., Int. Ed.、Chem. Commun.等重要学术刊物上发表论文，入选国家高层次人才青年计划，中南大学“升华猎英”人才计划。

Ma R, Li Q, Yan J, et al. Thermodynamically controllable synthesis of ZIF-8 exposing different facets and their applications in single atom catalytic oxygen reduction reactions. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5655-5.

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