嵌入部分石墨化的碳中的FeN4结构是酸性质子交换膜燃料电池中氧还原反应最有效的无铂族金属的活性位点。然而，因为在高温处理过程中，Fe-N键的形成过程总是伴随着不受控制的碳化和氮掺杂，其形成机制几十年来一直尚未明确。近日，哈尔滨工业大学Zhenbo Wang，纽约州立大学Gang Wu，俄勒冈州立大学Zhenxing Feng，橡树岭国家实验室David A. Cullen等多团队合作，通过将Fe离子嵌入氮掺杂的碳中，然后进行受控的热活化，阐明了Fe‐N4位点的形成机理。在研究的宿主中，ZIF-8衍生的氮掺杂碳是具有明确氮掺杂和孔隙率的理想模型。研究发现，由热活化驱动的FeN4催化剂性能的变化主要与两个因素有关：（i）由超细FeOx颗粒转变为原子分散的FeN4位点，活性位点密度增加；（ii）强度增强和长度缩短的Fe-N原子键的内在变化。
Jiazhan Li, Hanguang Zhang, Widitha Samarakoon, Weitao Shan, David A. Cullen*, Zhenxing Feng*, Zhenbo Wang*, Gang Wu*, et al. Thermally Driven Structure and Performance Evolution of Atomically Dispersed Fe‐N4 Sites for Oxygen Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909312
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201909312
