单个Fe原子分散的碳纳米结构在可再生能源方面表现出良好的氧还原反应(ORR)活性。然而，单个Fe原子的微环境需要进一步设计以优化催化性能，这具有挑战性。

有鉴于此，新加坡南洋理工大学刘彬教授和深圳大学苏陈良教授等人，开发了一种NaCl模板热解方法，以制备在碳纳米片上原子分散的铁杂原子(N, S)桥位锚定的单Fe原子催化剂。

本文要点

1）首先将柠檬酸铁，硫脲和氯化钠溶解在水中，然后快速冷冻干燥以限制Fe离子和含N/S的有机分子在NaCl基质中。随后，用氯化钠对固体前驱体进行热分解。

2）NaCl不仅用作构造高度多孔材料的模板，而且由于其高熔点（801°C）也限制碳化过程以抑制Fe物种的聚集，这可能有利于单个Fe原子位点的形成。碳产品的收益率约为14.6%(不包括氯化钠)。

3）N和S配位的Fe原子位点（FeN₃S）会引起电荷重新分布，降低了含氧反应中间体的结合强度，并导致快速的反应动力学和良好的氧还原活性。电化学结果和理论计算均表明，在单个Fe原子微环境中引入S具有积极的作用，可以有效地调节单个Fe原子位点的局部电荷密度分布，从而促进其与ORR中含氧反应中间体的相互作用。

总之，该工作提供了一种有效的方法来调节单原子催化剂的微环境，以优化电催化性能。

参考文献：

Mengran Wang et al. Atomically Dispersed Fe–Heteroatom (N, S) Bridge Sites Anchored on Carbon Nanosheets for Promoting Oxygen Reduction Reaction. ACS Energy Lett., 2021.

DOI: 10.1021/acsenergylett.0c02484

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02484