단일 금속 원자 전기촉매의 성능 평가에서 활성 부위의 수를 정량화하는 것은 핵심적인 과제이다. 가능한 구현 방법은 단일 원자 전이금속에 선택적으로 결합하는 흡착성 가스 분자를 사용한 다음, 분광학적 도구를 통해 그 표면 밀도를 측정하는 것이다. 본 연구에서는 in situ X선 광전자 분광법(XPS)과 near edge X선 흡수 미세구조(NEXAFS) 분광법을 사용하여, FeNC 산소 환원 단일원자 촉매 상에 흡착된 CO 가스 분자를 검출하였다. XPS와 NEXAFS를 상관 분석함으로써, 우리는 활성 부위 밀도를 정확하고 신속하게 정량화하기 위한 간단하고 표면 및 화학적으로 민감한 프로토콜을 개발하였다. 밀도범함수이론 기반의 X선 스펙트럼 시뮬레이션은 Fe–N4–C 부위에 흡착된 CO 분자에 해당하는 분광학적 지문에 대한 할당을 재확인할 뿐 아니라, 저온에서의 CO 흡착을 설명하는 데 필요한 활성 부위의 추가적이면서도 예상치 못한 구조적 통찰을 제공한다. 본 연구는 정확한 촉매 성능의 정량적 평가를 위한 중요한 단계를 나타내며, 따라서 신뢰할 수 있는 소재 설계 원칙과 촉매 개발로 이어지는 기반이 된다.

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