Fe-N-C是具有前景替代Pt的ORR催化剂，但是Fe-N-C催化剂面临Fe原子溶解和氧化的问题，严重的损害了催化剂的长期稳定性和催化活性。调节Fe-N-C催化剂的微观结构能够增强ORR的催化活性和稳定性。与常见的3d过渡金属（Co, Ni）相比，4d过渡金属Nb具有更少的d电子，更多的未占据轨道，因此能够与Fe之间产涩会给你更强的相互作用，改善氧中间体的吸附能，与此同时能够维持催化剂的稳定性。

有鉴于此，清华大学陈晨教授等报道合成了Fe-Nb不对称双原子催化剂，比Fe单原子催化剂相比，Fe-Nb双原子催化剂具有优异的ORR催化活性和稳定性。

本文要点

（1）

Fe-Nb双原子之间的强相互作用改善*OH中间体的脱附能，因此Fe-*OH的吸附能接近火山图的顶端，得到优化的ORR催化活性。

（2）

Nb原子能够调节Fe-N化学键，阻碍Fe金属溶解，因此得到优异的稳定性。使用FeNb/c-SNC催化剂构筑Zn-空气电池和氢氧离子交换膜燃料电池，分别能够得到314 mW cm^-2和1.18 W cm^-2的峰值功率密度。与Fe SAC催化剂相比，FeNb/c-SNA催化剂在Zn-空气电池和氢氧离子交换膜燃料电池的稳定性分别提高9.1倍和5.8倍。

这项研究为设计和发展稳定的Fe原子级能源转化催化剂提供指导。

参考文献

Rui Sui, Bo Liu, Chang Chen, Xin Tan, Chang He, Dongyue Xin, Bowen Chen, Zhiyuan Xu, Jiazhan Li, Wenxing Chen, Zhongbin Zhuang, Zhenbo Wang, and Chen Chen*, Constructing Asymmetric Fe–Nb Diatomic Sites to Enhance ORR Activity and Durability, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c09642

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c09642