原子分散的鐵-氮-碳（Fe–N–C）催化劑是用于氧還原反應（ORR）的非貴金屬催化劑，但其活性受到電子結構的限制。準確調節Fe位點的d帶中心和自旋態對于增強ORR活性仍極具挑戰性。在此，東北大學Wang Qiang、Yuan Shuang通過在第一配位殼層中用軸向硫原子和在第二配位殼層上用相鄰的磷原子修飾Fe–N4位點，合理設計了具有高度配位結構的Fe–N4SP結構。
本文要點：
1) 理論計算和實驗驗證證實，該結構可以打破Fe–N4位點的對稱結構，重新排列電子并增強自旋極化。配位數的增加增強了鐵原子中的d軌道相互作用，從而抑制了它們的d帶中心，削弱了氧中間體的吸附。
2) 作者在N、P和S三元共摻雜空心碳納米籠中成功構建了Fe–N4SP位點，而Fe–N4SP/NPS-HC催化劑表現出優異的ORR活性，在堿性介質中具有0.912 V的半波電位，在酸性介質中具有0.814 V的半波電位。該催化劑在鋅-空氣電池系統中具有高達320小時的超長耐久性。
Jiaqi Liu et.al High-coordination Fe–N4SP single-atom catalysts via the multi-shell synergistic effect for the enhanced oxygen reduction reaction of rechargeable Zn–air battery cathodes EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE03183G
https://doi.org/10.1039/D3EE03183G
