氧还原反应和产氧反应是电化学能量转化技术的两个关键反应。合成具有高活性和高稳定性的非贵金属、碳基催化剂是氧催化剂的关键。

有鉴于此，东北石油大学李智君教授、南京师范大学王彧教授、中国科学技术大学王超教授等报道合成了在多孔且含有缺陷的掺氮碳载体上修饰原子分散Fe电催化剂（Fe₁/NCP），解决这个难题。

本文要点

（1）

将P原子修饰在Fe原子的第二配位球，将Fe单原子催化剂实现了前所未有的碱性电催化活性和持久性。在金属原子位点相邻修饰P杂原子和缺陷结构（FeN₄P₁-OH）能够打破电子分布的局部对称性，因此对氧中间体产生合适的结合强度。

（2）

原位表征和理论计算研究结果显示，P杂原子和缺陷位点协同作用导致优异的双功能催化活性和稳定性。Fe₁/NCP催化剂的这些优势使得，构筑Zn-空气电池达到263.8 mW cm^-2的峰值功率密度，0.65 V电压。这些研究结果说明催化剂的设计策略对于获得高性能电催化剂的重要性。

参考文献

Siqi Ji, Yimin Mou, Hongxue Liu, Xue Lu, Yuqi Zhang, Chunmin Guo, Kaizhan Sun, Dong Liu, Joseph Hugh Horton, Chao Wang, Yu Wang, Zhijun Li, Manipulating the Electronic Properties of an Fe Single Atom Catalyst via Secondary Coordination Sphere Engineering to Provide Enhanced Oxygen Electrocatalytic Activity in Zinc-Air Batteries, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202410121

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202410121