新兴的单原子催化剂（SACs）在CO₂电解还原（CO₂ER）方面具有广阔的前景，但高活性和经济高效的SACs的设计仍面临挑战。

有鉴于此，浙江大学杨彬副教授，侯阳教授，新南威尔士大学戴黎明教授报道了开发了一种气体扩散策略以及一步式热活化方法，以制造具有微量孤立Fe原子（Fe₁NC）的N掺杂多孔碳多面体。

文章要点

1）经过优化的Fe₁NC/S₁-1000具有N-掺杂的石墨碳支持的Fe-N₃原子位点，具有出色的CO₂ER性能，在-0.5 V时，CO法拉第效率高达96％，周转频率为2225 h^-1，并且具有出色的稳定性，优于几乎所有先前报道的基于N掺杂碳负载的非贵金属的SACs。

2）研究发现，优异的CO2ER性能归因于活性中心的可及性和本征活性大大提高，主要是因为通过尺寸调节增加了电化学表面积，以及通过热激活使掺杂的N物种重新分布。

3）实验观察和理论计算表明，Fe-N3位具有平衡的*COOH和*CO中间体吸附能，促进了CO的生成。

4）研究人员采用通用的气体扩散策略，生产了一系列尺寸可控的Fe单原子原子的碳载体SACs，同时开发了以Fe₁NC/S₁-1000为正极的可充电Zn-CO₂电池，最大功率密度为0.6 mW cm^-2。

Tingting Wang, et al, Gas Diffusion Strategy for Inserting Atomic Iron Sites  into Graphitized Carbon Supports for Unusually High-Efficient CO₂ Electroreduction and High-Performance Zn–CO₂ Batteries, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202002430

https://doi.org/10.1002/adma.202002430