可再生生物質是一種經濟實惠的碳基質來源，可用于負載單原子催化劑（SACs）。然而，這些材料中天然存在的大量氧元素會阻礙與氧具有高親和力的元素（如鐵（Fe））的充分分散。低密度且被氧化的單原子催化劑極大地限制了它們在催化方面的應用。
有鑒于此，安徽工業大學劉明凱教授、閆巖教授、西安理工大學申燁華教授、新疆大學井群副教授、西安稀有金屬研究院有限公司王正博士等報道開發了一種簡便的連續活化策略，合成性能優異的生物質衍生的鐵單原子催化劑（Fe-SACs）。
本文要點：
（1）
與傳統的熱解方法相比，連續活化方法顯著地將Fe負載密度從1.13個原子/nm2提高到4.70個原子/nm2。而且，連續活化方法導致明顯的配位原子變化，配位原子從Fe-O為主變為Fe-N部分為主。
作者觀察發現，通過連續活化方法制備的Fe單原子催化劑具有全pH通用的ORR性能，在堿性和酸性電解質中，半波電位分別為0.93 V和0.78 V vs RHE。DFT理論計算進一步表明，增加的Fe-N配位有效地降低了氧還原反應的能壘，從而提高了催化活性。
（2）
基于這種鐵單原子催化劑的鋅空氣電池表現出792 mA h g-1（以Zn計）的比容量，并且在5 mA cm-2電流密度下具有超過650 h的超長使用壽命。
參考文獻
Guo, W., Pan, M., Xie, Q. et al. Achieving pH-universal oxygen electrolysis via synergistic density and coordination tuning over biomass-derived Fe single-atom catalyst. Nat Commun 16, 2920 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-58297-1
https://www.nature.com/articles/s41467-025-58297-1
