华中科技&长春应化所&安徽理工JACS：层间电子耦合突破单原子氧还原催化剂*OH 脱附限制

在碱性氧还原反应中，*OH中间体的脱附是动力学瓶颈。本研究提出引入层间电子耦合作为突破策略，构建了层间键合的准三维FeN3P单原子催化剂，通过Fe-P键连接相邻碳层，形成连续电子通路。背景方面，传统配位工程难以有效调控d带电子密度和自旋态，限制了*OH脱附。研究目的在于通过层间电子耦合打破平面电子限域，优化Fe中心的电子结构。结论表明，该催化剂在碱性ORR中半波电位达0.956 V，动力学电流密度82.8 mA cm⁻²@0.85 V，并实现近乎无势垒的*OH脱附（ΔG=0.026 eV）。实验结合理论揭示，层间耦合稳定了中间自旋态、削弱Fe-OH共价性，并将决速步转移至*OOH形成。该催化剂在锌空电池中展现出优于Pt/C的性能，为设计高效非贵金属电催化剂提供了全新维度。