金属/氮碳（M-N-C）催化剂中的含金属纳米颗粒（M-NPs）被认为不利于酸性氧还原反应（ORR）。此外，已有研究表明，在碱性介质中，M-NPs能协同增强ORR活性。然而，由于M-NPs的稳定性较差，在酸性介质中很难建立M-NPs与金属氮配位活性中心(MN_x)的关系。

近日，厦门大学孙世刚院士，姜艳霞教授报道了一种策略，通过在Zn-ZIF前体中可控地掺杂FeCo可以实现在Fe位点上稳定的M-NPs掺杂。所合成的包含M-NPs和MN₄复合位点的催化剂（M/FeCo-SAs-NC）表现出高效的活性，这是迄今为止最好的M-N-C催化剂之一。

文章要点

1）由于存在明显的纳米粒子，M/FeCo-SAs-N-C的表面变得更粗糙。M/FeCo-SAs-N-C的图谱揭示了M-NPs的均匀分散。HAADFSTEM图像揭示了FeCo纳米颗粒的存在，同时观察到Fe单原子和Co单原子的存在。此外，在还观察到了MNPs和MN_x复合点，表明成功构建了M/MN_x复合点。

2）实验和DFT计算结果均表明，M/FeCo-SAs-N-C优异的ORR性能可归因于M-NPs和FeN₄复合位点。M-NP与FeN₄之间的强相互作用可以激活O₂吸附后的O-O键。对于在M/FeN₄位的Fe中心处O₂吸附的侧向方式，可以将相应的O-O键延长至1.422 Å，从而可以通过在进一步还原步骤中裂解O-O键来促进ORR。

这些发现首先揭示了高活性的M-NPs和FeN₄复合位点用于催化酸性氧还原反应，并提出了相关的反应机理。

Shu-Hu Yin, et al, Construction of Highly Active Metal-Containing Nanoparticles & FeCo-N₄ Composite Sites for Acid Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202010013

https://doi.org/10.1002/anie.202010013