电催化二氧化碳还原反应（CO₂RR）为实现碳中和提供了一条清洁可持续的新途径。然而，CO₂RR是一个复杂的多相催化过程，涉及多种中间体和质子偶联步骤。以CO₂还原为CO为例，催化剂必须增强*COOH中间体的吸附能，促进质子偶联，同时减弱*CO中间体的吸附，促进产物脱附。然而，由于活性位点与中间体吸附能之间的相互关系十分复杂，对这两个方面同时优化是一项挑战。

近日，吉林大学的崔小强教授、郑伟涛教授、张雷教授课题组构建了一种具有动态演变结构的不对称配位Fe单原子催化剂（Fe-S₁N₃），利用该催化剂的自弛豫行为独立调节了不同中间体的吸附能，显著提高了CO₂RR的本征活性。

作者发现由于S原子的几何半径较大，导致Fe-S₁N₃位点中第一壳层的S原子凸出平面，形成了较大的几何畸变。在电催化CO₂RR过程中，Fe-S₁N₃位点对不同吸附中间体（例如：*COOH和*CO）表现出不同程度的自弛豫行为。这种自适应性的动态结构演变相对独立的调节了活性位点与中间体之间的电荷转移，从而打破了不同中间体吸附能的线性关系。

原位的XAFS测试证实在电催化CO₂RR过程中Fe-S₁N₃位点的结构出现了明显的自弛豫行为。并且发现单原子催化剂结构的几何畸变程度越大，其在电催化过程中的自弛豫行为越明显。

该催化剂展现出了优于大多数同类催化剂的选择性（CO的法拉第效率为99.02%），优异的本征活性（周转率为7804.34 h⁻¹）和良好的稳定性。该研究为在原子尺度上精准设计电化学CO₂RR催化剂提供了新的见解，为开发高性能催化材料提供新的策略。