單原子催化劑（single-atom catalyst，SAC），因其具有接近分子系統的精確度和高金屬利用率，已成為催化材料設計的前沿。其中，鉑的單原子催化劑在電化學、光化學和熱催化等眾多轉化反應中展現出優異的催化性能。氮摻雜碳（NC）等碳材料，因其可調性和易取得性而被廣泛應用，這些多孔固體能夠將鉑穩定在單個原子的狀態。然而，要準確解析這些催化劑中金屬的配位環境是非常困難的一件事，這使得科學家難以理解催化劑的結構與其催化性能之間的關係，也難以設計出更好的催化劑。傳統的光譜技術如X射線光電子能譜和X射線吸收光譜只能提供平均或局部的結構資訊，這讓科學家往往需要依靠直覺判斷和密度泛函理論計算來推斷金屬位點的具體結構。除此之外，科學家還面臨許多其他難題：無法判斷催化劑中的金屬位點是否一致、無法追蹤製備過程中催化劑結構的變化、無法確保每次合成出的催化劑都具有相同的性質，以及無法觀察催化反應進行時催化劑結構的改變，這些問題都嚴重影響了催化劑的開發和應用。

近日，瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊，成功利用先進的¹⁹⁵Pt固態核磁共振光譜技術，實現了對氮摻雜碳上鉑單原子催化劑（以H₂PtCl₆·6H₂O作為前驅物，經過wet impregnation引入到氮摻雜碳上）配位環境的精確表徵。研究人員開發了超寬線（ultra-wideline）NMR方法學，結合靜態和魔角旋轉條件下的低溫測量，將實驗時間從傳統的一個月以上大幅縮短至數小時到數天。研究團隊建立了一套數值模型，透過蒙地卡羅模擬來分析NMR光譜，從而準確判斷鉑原子周圍的配位環境和分布情況。實驗結果顯示，所有樣品中的鉑都以Pt(II)的形式存在，其配位環境會隨著合成步驟的進行發生明顯變化：第一次熱處理（200°C）後主要以氯配位為主，第二次熱處理（550°C）後逐步轉變為氯/氮混合配位，最終形成氮/碳混合配位環境。