碳基纳米片边缘的单原子FeN4位点被认为比平面中的氧电催化活性更高。然而，传统的高温热解过程不能在原子水平上精确地进行活性位点的位置设计。

近日，加拿大滑铁卢大学陈忠伟教授，日本电气通信大学Xiao Zhao，中科院长春应化所王颖副研究员，Jianbing Zhu在理论预测的启发下，报道了一种自我牺牲的模板方法来获得集成在高度石墨化纳米片状结构中的边缘丰富的FeN₄活性位点。

文章要点

1）研究人员特意引入原位形成的Fe团簇来催化石墨碳的生长，诱导多孔结构的形成，最重要的是，促进了FeN₄的择优锚定在边缘位置。

2）基于上述特性，所制得的催化剂（Fe/N-G-SAC）对氧还原反应和析氧反应表现出前所未有的催化活性和稳定性，在10 mA cm⁻²电流密度下，氧还原反应的半波电位为0.89 V，析氧反应的过电位为370 mV。此外，Fe/N-G-SAC正极在可充电锌空气电池样机中表现出优异的性能，具有0.78 V的低充放电电压间隙和超过240次的长期循环能力，表现优于贵金属基准催化剂。

研究工作对开发纳米碳基催化剂替代贵金属催化剂具有重要意义。

Meiling Xiao, et al, Preferentially Engineering FeN₄ Edge Sites onto Graphitic Nanosheets for Highly Active and Durable Oxygen Electrocatalysis in Rechargeable Zn–Air Batteries, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202004900

https://doi.org/10.1002/adma.202004900