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

针对锌空气电池中氧还原反应(ORR)动力学缓慢和氧气传质受限的问题，本研究提出跨尺度结构-电子协同设计策略。通过将Fe-N4单原子与Fe3C纳米颗粒构成的活性微区嵌入三维介孔碳纳米花框架中，成功制备了FeSA/Fe3CNP@CNF催化剂。该催化剂利用Fe3C对相邻Fe-N4位点的电子调控作用，优化了氧中间体的吸附能并降低了O2活化能垒；同时，三维介孔纳米花结构构建了快速O2传输通道，显著提升了活性位点的可接近性和利用率。实验与理论计算共同证实，该催化剂在碱性条件下半波电位高达0.921 V (vs. RHE)，在锌空气电池中实现199.1 mW cm⁻²的峰值功率密度和超过500小时的循环稳定性。研究证明了同步优化本征活性与传质过程是提升非贵金属ORR催化剂性能的关键。