理化所陈广波/VSB-TUO陶霞芳团队: 解决Fe-N-C催化剂活性位点可及性受限问题
RSC英国皇家化学会
2026-07-25 11:10
文章摘要
背景:单原子Fe-N-C催化剂因原子利用率高而备受关注,但ZIF-8衍生的微孔结构常将大部分Fe-Nₓ活性位点限制在微孔深处,导致其可及性差、利用率低。研究目的:为解决活性位点“沉睡”问题,江苏大学、中科院理化所与捷克VSB-技术大学团队合作,提出一种NaCl和KCl双熔盐辅助热解策略,旨在构建微孔-介孔层次化多孔网络,唤醒被限制的活性位点。结论:NaCl在热解中抑制碳骨架塌缩,保留高密度微孔以锚定Fe-Nₓ位点;KCl因熔点较低,先形成熔融相,通过插层/剥离效应创造介孔通道。二者协同使催化剂比表面积达2243 m² g⁻¹,可及Fe-Nₓ位点密度高达4.0×10¹⁹ sites g⁻¹,利用率达27%。在酸性条件下,该催化剂氧还原半波电位达0.82 V,质子交换膜燃料电池峰值功率密度达0.37 W cm⁻²。该工作为提升单原子催化剂活性位点可及性提供了有效途径。
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