西工程大杨丽梦/张鹏飞&中科大苏州高研院曹龙生CEJ：FeN\u2084单原子氮掺杂碳催化剂：用于活化PMS降解抗生素和高效氧还原的双功能设计

本文背景聚焦于下一代能源环境技术对多功能材料的需求，特别是针对四环素等抗生素污染物的高效降解和金属空气电池等能量转换装置的高效氧还原反应（ORR）催化。研究目的是设计并构建一种兼具活化过硫酸氢盐（PMS）降解污染物和高效4电子ORR催化活性的双功能铁基单原子催化剂（Fe-SACs）。研究者以MIL-101(Fe)为前驱体，含氮离子液体为氮源，通过原子级配位工程成功制备了Fe-N4单原子氮掺杂碳催化剂（INFeSA-N4）。结论表明，该催化剂表现出优异的双功能性能：在PMS活化降解四环素方面，四次循环后降解效率仍保持75.23%；在ORR方面，其半波电位达0.83 V，组装的锌空电池功率密度为132.90 mW/cm²。密度泛函理论计算揭示了吡啶N和Fe-N4中心在不同反应中的催化机制，为设计“一材双效”催化剂提供了理论基础，有望应用于水处理反应器、自清洁空气阴极等下一代能源环境技术。