FeN3Cl单原子位点蜂窝状氧还原催化剂及其性能

本文开发了一种锌辅助策略，用于合成具有非对称配位FeN3Cl活性位点的蜂窝状微纳米多孔Fe-N/C催化剂。通过球差矫正透射电镜和同步辐射XAS表征了其具有轴向Fe-Cl配位的FeN3Cl位点结构。理论计算表明，FeN3Cl相比传统FeN4位点能够显著降低铁中心上的氧还原反应能垒，促进反应动力学。该催化剂实现了优异的氧还原反应性能，包括在酸性条件下半波电位为0.81 V，在碱性介质中半波电位为0.91 V。此外，还组装了基于该催化剂的锌-空气电池和氢-氧燃料电池，展现出优异的电池性能。本研究为设计快传质、高性能氧还原催化剂提供了新思路，阐明了相关催化机理，有助于推动铁-氮/碳（Fe-N/C）催化剂在能源转换与储存方面的应用。