由于金属双原子催化位点的独特结构，金属双原子催化活性位点能够显著改善ORR催化活性，但是如何精确调节金属双原子催化活性位点的电子结构以及深入理解连个金属原子在催化反应过程中起到的协同催化作用仍具有非常大的难度和挑战。

有鉴于此，南开大学卜显和、Na Li等设计并制备了模拟铁氧化还原蛋白（ferredoxin）的双原子Fe催化剂，Fe₂N₆-S，其中Fe和S原子能够分别粗略和微调Fe原子的电子结构，制备的Fe₂N₆-S催化剂表现比Fe单原子催化剂更加优异的ORR催化活性和Zn-空气电池性能。

本文要点：

（1）

理论计算和实验结果说明引入的第二个Fe原子能够形成双重吸附位点，因此影响O₂分子的吸附结构，而且有助于活化O-O化学键，同时两个Fe原子之间的协同作用导致d轨道中心位置降低，促进OH*中间体脱离催化位点。此外，S杂原子能够调控Fe的电子结构，促进决速步骤OOH*，因此提高催化反应的动力学。

（2）

构筑的双原子催化剂Fe₂N₆-S具有0.921 V超高的半波电位，数值比Fe单原子以及Pt/C更高。当应用于Zn-空气电池的电极，能够达到200.1 mW cm^-2峰值功率密度，而且稳定工作的时间达到400 h。这项工作说明调节金属催化位点以及催化位点相邻的微环境对于催化剂性能的重要意义和作用。

参考文献

Ming Liu, Xuemin Wang, Shoufu Cao, Xiaoqing Lu, Wei Li, Na Li, Xian-He Bu, Ferredoxin-Inspired Design of S-Synergized Fe-Fe Dual-Metal Center Catalysts for Enhanced Electrocatalytic Oxygen Reduction Reaction, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202309231

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202309231