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雙原子催化劑能夠克服單原子催化劑的缺點和不足，特別是能夠通過協同作用活化多個分子和多個中間體物種，從而為調節催化反應過程提供更多方法。但是，如何合成均勻且具有原子精確度和較高負載量的雙原子催化劑仍非常困難。

有鑒于此，安徽工業大學劉明凱教授、閆巖教授、中國科學技術大學Laihao Luo等通過精確設計靜電相互作用以及構筑相鄰空位的方式，實現了簡單串聯合成雙原子催化劑的方法。

本文要點

(1)

作者設計合成了均勻分散并且以兩個相鄰N化學鍵的雙原子Fe位點，合成的雙原子Fe-N₂-Fe催化劑具有優異的ORR催化活性，半波電位達到0.91 V，動力學電流密度達到21.66 mA cm^-2，以及優異的壽命。

(2)

理論計算結果說明雙原子結構能夠調節氧吸附的結構，降低活化氧氣分子的能壘，從而改善催化反應動力學。雙原子催化劑在Zn-空氣電池實現了優異的功率，在25 ℃和-40 ℃的功率密度分別達到169.8 mW cm^-2和52.18 mW cm^-2，其性能分別是Pt/C+Ir/C的1.7倍和2.0倍。這種合成策略能夠應用于合成其他M-N₂-M(M= Co, Cu, Ru, Pd, Pt, Au)雙原子催化劑。

參考文獻

Mingkai Liu, Shuang Zhao, Minjie Liu, Zehua Qu, Yan Yan, Zhirong Zhang, Jifeng Yang, Siyuan He, Zhou Xu, Yiquan Zhu, Laihao Luo, Kwun Nam Hui, Jie Zeng, Cascade Synthesis of Fe-N₂-Fe Dual-Atom Catalysts for Superior Oxygen Catalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202408914

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202408914