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設計價格合理且高效的過渡金屬ORR電催化劑是開發金屬-空氣電池等能源轉化器件的關鍵。

有鑒于此，廣州大學Huan Wang、電子科技大學黃明教授等報道一種價格合理的催化劑制備策略，在氮摻雜碳載體上構筑含有Fe單原子和Fe₃C團簇的催化劑，將這個催化劑記作FeSA-Fe₃C/NC。

本文要點：

（1）

FeSA-Fe₃C/NC電催化劑具有優異的堿性ORR催化活性，半波電位達到E_1/2=0.902 V，具有優異的4e^- ORR選擇性，穩健的甲醇容忍性。優異的ORR催化活性歸因于非常大的比表面積和優化的催化活性位點（原子分散Fe-N位點和協同Fe₃C團簇）。

（2）

原位光譜電化學表征以及DFT理論計算結果表明Fe₃C團簇影響Fe-N₄對稱電子結構，優化Fe原子的3d軌道，因此加快切斷*OOH的O-O鍵切斷，增強ORR性能。

此外，以FeSA-Fe₃C/NC構筑Zn-空氣電池表現優異的能源存儲應用前景，最大功率密度達到151.3 mW cm^-2，表現穩健的循環持久性，持久性超過Pt/C催化劑。

這項研究建立了價格合理的路徑制備基于金屬的碳電催化劑，使用環境友好的原材料，表現優異的催化活性。

參考文獻

Chunlian Liu, Ruizhe Yang, Jiacheng Wang, Bowen Liu, Xiaowan Chang, Pingxian Feng, Xuanzhen Zhang, Lijie Zhong, Xiaoli Zhao, Li Niu, Shiyu Gan, Yuebin Xi, Ming Huang, Huan Wang, Synergistic Catalysts with Fe Single Atoms and Fe3C Clusters for Accelerated Oxygen Adsorption Kinetics in Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2025

DOI: 10.1002/anie.202501266

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202501266