π电子构型在无金属碳催化剂中起着关键作用，其离域程度以催化活性占主导地位。然而，对固有π电子的精确和精确的靶向调控仍然具有挑战性。基于此，北京科技大学张跃和康卓等基于对GDY中不同化学键的理论筛选，启动了一种化学键靶向的物理剪切策略来触发Csp-Csp2键的周期性中断。
一系列光谱表征结果表明，可控物理辐照引发的Csp-Csp2的键合行为的周期性中断可以重新形成离域电子态，从而在原子水平上优化GDY的空间和电子结构。优化后的GDY催化剂在0.5 M H2SO4中具有优异的HER性能，其在10 mA cm-2电流密度下的过电位仅为94 mV，Tafel斜率为45 mV dec-1。
理论计算表明，GDY催化剂优异的HER性能可归因于电子在GDY中进行了离域，可以通过增强苯环的电子轨道填充来激活苯环附近的sp-C位点，显著增强苯环附近sp-C位点的催化活性，优化氢离子吸附解离能垒。该项研究揭示了化学键靶向策略对GDY离域电子态的影响机制，并且该项工作所提出的周期性键中断概念可以扩展到GDY之外的其他碳基催化剂，并为从原子水平精心设计高性能的非金属催化剂以推动π电子离域极限提供了指导。Periodically Interrupting Bonding Behavior to Reformat Delocalized Electronic States of Graphdiyne for Improved Electrocatalytic Hydrogen Evolution. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202211094
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