基于非贵金属材料的氧还原反应（ORR）电催化剂的开发对于燃料电池和金属空气电池的可持续大规模应用至关重要。

近日，澳大利亚格里菲斯大学Huijun Zhao教授，Huajie Yin报道了创新性地将模板法与湿化学金属离子浸渍和热解相结合，同时制备了具有高度有序大孔的独特结构的三模多孔炭载体，并通过Fe-N₄和Ni-N₄配位键锚定Fe-和Ni-SAs。成功将具有原子分散的Fe和Ni的h-SA ORR电催化剂共锚定到具有高度有序大孔的微细三峰多孔结构的氮掺杂石墨碳载体上（Fe/Ni-N_x/OC）。

文章要点

1）研究人员将预合成的聚苯乙烯球（PSs，直径270 nm）首先组装成三维有序的PS模板。然后在Fe³⁺和Ni²⁺（(Fe，Ni)-ZIF-8@PS）的存在下，通过在PS模板上形成ZIF-8来浸渍Fe³⁺和Ni²⁺。(Fe，Ni)-ZIF-8@PS经热裂解分解PSs和炭化ZIF-8，同时将Fe和Ni锚定到形成的碳载体上，得到尺寸均匀的立方八面体形状的Fe/Ni-N_x/OC，平均尺寸为1.6 µm。扩展的X射线吸收精细结构光谱证实，Fe-和Ni-SAs通过Fe-N₄和Ni-N₄配位键锚定在碳载体上。

2）实验结果表明，Fe/Ni-N_x/OC的ORR性能优于单独使用Fe-或Ni-SAs的SAECs和基准Pt/C。其优异的ORR性能是由于共存的Fe-N₄和Ni-N₄配位导致的协同增强，以及碳载体的三峰-多孔结构促进传质的结果。

研究工作为合理设计其他反应的电催化剂开辟了一条途径，如涉及溶解气体反应物的CO₂和N₂还原反应。

Zhengju Zhu, et al, Coexisting Single-Atomic Fe and Ni Sites on Hierarchically Ordered Porous Carbon as a Highly Efficient ORR Electrocatalyst, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202004670

https://doi.org/10.1002/adma.202004670