Fe–N–C催化剂是有效的无铂族金属氧还原催化剂，但它们存在活性金属位点密度低和活性-稳定性权衡的问题。在这里，纽约州立大学Wu Gang、阿贡实验室Deborah J. Myers、印第安纳大学与普渡大学印第安纳波里斯联合分校Xie Jian、匹兹堡大学Wang Guofeng报道了一种Fe–N–C催化剂，该催化剂通过在热活化过程中向传统惰性气氛中添加适量的H₂来制备的。

本文要点：

1) H₂的存在显著增加了FeN₄位点的总密度，抑制了不稳定的吡咯-N配位S1位点，并有利于缩短Fe–N键长，并稳定吡啶-N配位S2位点。稳定的S2位点排列在石墨化良好的碳层中，而S1位点存在于石墨化程度较低的碳中。

2) H₂可以在热解过程中去除不稳定的S1位点并保留稳定的S2位点，以打破活性-稳定性权衡。膜电极组件中的Fe–N–C催化剂经过  30000次电压循环后，在0.8 V时具有67 mA cm^-2的电流密度。

参考文献：

Yachao Zeng et.al Tuning the thermal activation atmosphere breaks the activity–stability trade-off of Fe–N–C oxygen reduction fuel cell catalysts Nature Catalysis 2023

DOI: 10.1038/s41929-023-01062-8

https://doi.org/10.1038/s41929-023-01062-8