吉林大学赵晓课题组Science Bulletin:从电子调控到质子接力:核壳Fe@Fe3O4重塑单原子催化界面
研之成理
2026-07-18 20:39
文章摘要
本文针对碱性氧还原反应中质子传输受限的难题,提出了一种核壳Fe@Fe3O4纳米颗粒与Fe单原子协同催化的新策略。传统单原子-纳米颗粒催化剂仅通过电子效应调节中间体吸附,难以同时解决水解离和质子供给瓶颈。研究背景显示,Fe-N-C催化剂虽具潜力,但多步质子耦合过程限制了反应速率。目的上,作者希望将纳米颗粒从单一电子调节剂升级为多功能协同单元。结果方面,Fe@Fe3O4核壳颗粒同时发挥三重作用:调节FeN4OH位点电子结构以削弱*OH吸附;利用Fe3O4壳层降低水解离能垒;调控界面水结构促进质子向单原子位点串联传输。实验表明,该催化剂半波电位达0.952 V(vs RHE),远超Pt/C,且稳定运行50000次循环无衰减。结论是,核壳结构整合了吸附能调控、质子生成与传输功能,实现了活性、选择性和稳定性的同步提升。该工作为单原子-纳米颗粒协同催化提供了"多步动力学整合"的新范式。
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