华科/佐治亚理工Small：具有超高活性位点利用率的Fe-NC催化剂用于高效ORR

Fe-NC单原子催化剂(SAC)是一类有前途的用于氧还原反应(ORR)的电催化剂，具有取代Pt基催化剂的巨大潜力。然而，由于SAC的Fe负载有限以及内部活性位点的不可接近性，只有一小部分靠近外表面的位点能够促进ORR活性。

近日，佐治亚理工学院刘美林、赵伯特和华中科技大学王春栋等在单宁酸溶液中对ZIF-8进行部分蚀刻，制造出具有可控分级多孔和凹形纳米结构的Fe-NC单原子催化剂(FeNC-TA)。

所制备的催化剂由原子分散的活性位点(Fe-N₄)在具有新型纳米结构的N掺杂分级多孔碳中，ZIF-8的预蚀刻过程和热解将材料转化为具有多孔凹壳和透气核的结构，导致大量中孔/大孔和扩大的外表面，促进物质传递到内部活性位点并促进催化过程，使活性位点得到超高利用率。同时，源自ZIF-8多孔性质的微孔会增加活性位点的密度，进一步提高反应活性。

由于Fe-N₄活性位点对ORR的高内在活性和能够最大限度利用这些位点的独特结构，FeNC-TA在碱性(E_1/2= 0.926 V_RHE)和酸性(E_1/2= 0.8 V_RHE)条件下都表现出显着的ORR活性，以及良好的耐用性和对甲醇的耐受性。

与商业Pt/C相比，该催化剂在锌-空气电池中的进一步测试也显示出优异的性能、大的功率密度和良好的稳定性。这项工作将为设计和制备具有超高活性位点利用率的高效单原子催化剂提供了新策略，同时也显示出其在实际应用中具有巨大的潜力。

A Single-Atom Fe-N-C Catalyst with Ultrahigh Utilization of Active Sites for Efficient Oxygen Reduction. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202203326

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华科/佐治亚理工Small：具有超高活性位点利用率的Fe-NC催化剂用于高效ORR

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