陈忠伟院士领衔：活性微区耦合花状骨架，协同提升ORR动力学与传质

可充电锌空气电池因其高能量密度和环境友好性备受关注，但空气阴极氧还原反应（ORR）动力学缓慢和传质受限制约其性能。本研究提出跨尺度结构-电子协同设计策略，将Fe–N4/Fe3C活性微区嵌入三维介孔碳纳米花框架，构筑FeSA/Fe3CNP@CNF催化剂。背景上，Fe–N4单原子催化剂虽具潜力，但对称结构存在氧中间体吸附不佳等问题，且实际空气电极中O2传质受限。研究目的在于同步优化活性位点电子结构和催化层传质性能。结论显示，Fe3C纳米颗粒通过界面电子相互作用调控Fe–N4位点，优化氧中间体吸附并促进O2活化；介孔碳纳米花框架显著降低传质阻力，提高活性位点可接近性。该催化剂在碱性ORR中半波电位达0.921 V，锌空气电池峰值功率密度199.1 mW cm−2，循环稳定性超500小时，为高效非贵金属ORR催化剂设计提供了新思路。