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Fe-N-C催化劑是鋅空氣電池（ZAB）中氧電催化反應(yīng)最有前途的候選者之一，但實(shí)現(xiàn)持續(xù)的高活性仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。

在此，中南大學(xué)Xiaoqing Qiu，Shanyong Chen證明，將Mn單原子引入Fe-N-C（Mn₁@Fe-N-C/CNTs）中可以實(shí)現(xiàn)高效且持久的氧電催化性能并在ZAB中應(yīng)用。

文章要點(diǎn)

1）多重表征證實(shí) Mn₁@Fe-N-C/CNTs 具有 Mn-N₂O₂ 和 Fe-N₄ 位點(diǎn)以及 Fe 納米粒子。 Mn-N₂O₂ 位點(diǎn)不僅可以調(diào)節(jié) Fe-N_x 位點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)本征活性，而且還可以清除 Fe-Nx 位點(diǎn)的自由基攻擊，從而提高 ORR 耐久性。因此，Mn₁@Fe-N-C/CNTs 比傳統(tǒng) Fe-N-C 催化劑表現(xiàn)出增強(qiáng)的 ORR 性能，與可逆氫電極 (RHE) 相比，E_1/2 高達(dá) 0.89 V，并在 15 000 CV 后保持 ORR 活性。

2）令人印象深刻的是，Mn₁@Fe-N-C/CNTs還表現(xiàn)出優(yōu)異的OER活性，并且在10 mA cm^?2 (Ej₁₀)下ORR的E_1/2和OER電勢(shì)之間的差異(ΔE)僅為0.59 V，優(yōu)于大多數(shù)報(bào)道的催化劑。此外，在 ZAB 中證明了 Mn₁@Fe-N-C/CNT 的可維持雙功能活性，在長達(dá) 200 小時(shí)的循環(huán)電壓效率幾乎不變。

這項(xiàng)工作凸顯了Mn單原子在增強(qiáng)ORR活性和穩(wěn)定性方面的關(guān)鍵作用，促進(jìn)了先進(jìn)催化劑的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

Lan Ran, et al, Mn Single-Atom Tuning Fe-N?C Catalyst Enables Highly Efficient and Durable Oxygen Electrocatalysis and Zinc?Air Batteries, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c09100

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09100