具有CoN4結構的鈷-氮-碳（Co-N-C）催化劑在氧還原反應（ORR）方面表現出巨大的潛力，但對氧物種的不完善的吸附能極大地限制了其還原效率和實際應用潛力。
近日，山西大學Hua-Jin Zhai，Xiujun Fan通過水熱和化學氣相沉積方法，使用F原子調節Co中心的軸向配位，成功合成了具有方錐體CoN4?F1構型的F配位Co?N?C催化劑。
文章要點
1）在合成過程中，Co原子的幾何結構從六配位Co?F6轉變為配位不飽和狀態的方錐體CoN4?F1，這為O2提供了開放的結合位點。將軸向F原子引入CoN4平面改變了Co周圍的局域原子環境，顯著提高了ORR活性和鋅-空氣電池性能。
2）原位光譜證明CoN4?F1位點與OOH*中間體強烈結合，促進O?O鍵的分裂，使OOH*很容易通過解離途徑分解為O*和OH*。理論計算證實，軸向F原子有效降低了Co中心的電子密度，促進OH*中間體的解吸，有效加速了整體ORR動力學。
該工作提出了一種可行的軸向配體合成機制，并為構建高效的高配位催化劑提供了途徑。
參考文獻
Daili Cao, et al, Axially Modified Square-Pyramidal CoN4?F1 Sites Enabling High-Performance Zn?Air Batteries, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c03261
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c03261
