原子分散的铁-氮-碳（Fe–N–C）催化剂是用于氧还原反应（ORR）的非贵金属催化剂，但其活性受到电子结构的限制。准确调节Fe位点的d带中心和自旋态对于增强ORR活性仍极具挑战性。在此，东北大学Wang Qiang、Yuan Shuang通过在第一配位壳层中用轴向硫原子和在第二配位壳层上用相邻的磷原子修饰Fe–N₄位点，合理设计了具有高度配位结构的Fe–N₄SP结构。

本文要点：

1) 理论计算和实验验证证实，该结构可以打破Fe–N₄位点的对称结构，重新排列电子并增强自旋极化。配位数的增加增强了铁原子中的d轨道相互作用，从而抑制了它们的d带中心，削弱了氧中间体的吸附。

2) 作者在N、P和S三元共掺杂空心碳纳米笼中成功构建了Fe–N₄SP位点，而Fe–N₄SP/NPS-HC催化剂表现出优异的ORR活性，在碱性介质中具有0.912 V的半波电位，在酸性介质中具有0.814 V的半波电位。该催化剂在锌-空气电池系统中具有高达320小时的超长耐久性。

参考文献：

Jiaqi Liu et.al High-coordination Fe–N4SP single-atom catalysts via the multi-shell synergistic effect for the enhanced oxygen reduction reaction of rechargeable Zn–air battery cathodes EES 2023

DOI: 10.1039/D3EE03183G

https://doi.org/10.1039/D3EE03183G