Fe-N-C电催化剂是一种代表性的非Pt族催化剂，在ORR催化反应中表现达到类似Pt/C的高性能，但是稳定性较弱，这是因为其难以避免Fenton副反应导致。有鉴于此，华中科技大学杨利明、中国科学技术大学吴宇恩等报道了一种硬模板法合成Ce单原子修饰的MOF，该催化剂具有大孔-中孔-微孔多级孔道结构，随后通过煅烧合成单原子Ce修饰富含氮的多孔碳。该催化剂在燃料电池中展示了较好的活性。

本文要点：

（1）

催化剂的三步合成（修饰、酸刻蚀、气体输送）。首先，将Ce³⁺、Zn²⁺、SiO₂球分散在2-甲基咪唑溶液中，生成含SiO₂球的Ce修饰ZIF-8材料；随后进行碳化和酸刻蚀处理，消除SiO₂构建多级孔道结构；在1150 ℃的N₂气氛中煅烧处理，同时加热挥发CeO₂，Ce位点能够被催化剂中碳氮结构的缺陷位点捕获，生成单原子Ce分散的催化剂。

（2）

通过TEM表征验证了该催化剂中Ce很好的实现了均匀分布，通过XAS表征揭示Ce位点的配位环境，其中Ce位点含有4个配位N原子、6个配位O原子（Cs-N₄/O₆），随后通过处理生成Ce单原子/多孔NC催化剂，Ce位点保留在多级孔道结构中，在2 bar H₂/O₂燃料电池测试过程中峰值功率密度达到0.525 W cm^-2，ORR半波电位达到0.862 V。

参考文献

Mengzhao Zhu, Chao Zhao, Xiaokang Liu, Xiaolin Wang, Fangyao Zhou, Jing Wang, Yanmin Hu, Yafei Zhao, Tao Yao, Li-Ming Yang*, and Yuen Wu*, Single Atomic Cerium Sites with a High Coordination Number for Efficient Oxygen Reduction in Proton-Exchange Membrane Fuel Cells, ACS Catal. 2021, 11, 3923–3929

DOI: 10.1021/acscatal.0c05503

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05503