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由于金屬雙原子催化位點的獨特結構，金屬雙原子催化活性位點能夠顯著改善ORR催化活性，但是如何精確調節金屬雙原子催化活性位點的電子結構以及深入理解連個金屬原子在催化反應過程中起到的協同催化作用仍具有非常大的難度和挑戰。

有鑒于此，南開大學卜顯和、Na Li等設計并制備了模擬鐵氧化還原蛋白（ferredoxin）的雙原子Fe催化劑，Fe₂N₆-S，其中Fe和S原子能夠分別粗略和微調Fe原子的電子結構，制備的Fe₂N₆-S催化劑表現比Fe單原子催化劑更加優異的ORR催化活性和Zn-空氣電池性能。

本文要點：

（1）

理論計算和實驗結果說明引入的第二個Fe原子能夠形成雙重吸附位點，因此影響O₂分子的吸附結構，而且有助于活化O-O化學鍵，同時兩個Fe原子之間的協同作用導致d軌道中心位置降低，促進OH*中間體脫離催化位點。此外，S雜原子能夠調控Fe的電子結構，促進決速步驟OOH*，因此提高催化反應的動力學。

（2）

構筑的雙原子催化劑Fe₂N₆-S具有0.921 V超高的半波電位，數值比Fe單原子以及Pt/C更高。當應用于Zn-空氣電池的電極，能夠達到200.1 mW cm^-2峰值功率密度，而且穩定工作的時間達到400 h。這項工作說明調節金屬催化位點以及催化位點相鄰的微環境對于催化劑性能的重要意義和作用。

參考文獻

Ming Liu, Xuemin Wang, Shoufu Cao, Xiaoqing Lu, Wei Li, Na Li, Xian-He Bu, Ferredoxin-Inspired Design of S-Synergized Fe-Fe Dual-Metal Center Catalysts for Enhanced Electrocatalytic Oxygen Reduction Reaction, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202309231

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202309231