尽管已证实Pt及其合金作为催化剂在催化燃料电池中阴极电极上固有的缓慢氧还原反应（ORR）方面非常优异，但它们的稳定性差，易受甲醇影响以及因稀缺性而导致的高昂成本，阻碍了它们的大规模应用。因此，燃料电池开发中的关键难题之一是在不牺牲活性和耐用性的情况下获得更经济的电催化剂。为此，各种高效的非贵金属催化剂（NPMC）包括过渡金属碳化物，氧化物，氮化物，硫化物和普鲁士蓝类似物的ORR催化性能已被广泛研究。然而，目前的研究大多集中在碱性介质中催化剂的研究上。
有鉴于此，四川农业大学饶含兵教授、鲁志伟和华南理工大学叶建山教授等人，提出了一种有效的策略，通过装饰一层生物质衍生的氮掺杂碳（NPC）来提高非贵金属电催化剂在碱性和酸性电解液中氧还原反应(ORR)效率。
本文要点
1）报道了一种通过双模板辅助高温热解法制备修饰有痕量金属氧化物纳米粒子(FeOx NPs)的NPC基体的自上向下的策略。以Mg5(OH)2(CO3)4和NaCl为双模板，三聚氰胺和橡子壳为氮源和碳源，分别以血红素为天然铁源和氮源，通过简单炭化，制备了高活性FeOx/Fe-N-C(即Hemin/NPC 900) ORR电催化剂。
2）由于其独特的三维多孔结构、较大的BET面积(819.1 m2∙g−1)和均匀分散的活性位点(Fe-Nx、C-N和Fe-O部分)，优化后的Hemin/NPC-900催化剂与Pt/C相比，具有可比的ORR催化活性，对甲醇的耐受性以及在碱性和酸性电解质中较好的长期稳定性。
3）更重要的是，密度函数理论计算证明，Fe3O4纳米粒子与arm - GN(扶手椅边缘的石墨N)活性位点之间的相互作用可以在0.81 eV的低过电位下有效地提高ORR电催化性能。
总之，该工作为低成本非贵金属ORR催化剂的设计提供了理论和实践上的参考。
参考文献：
Zhiwei Lu et al. Electrocatalytic, Kinetic, and Mechanism Insights into the Oxygen‐Reduction Catalyzed Based on the Biomass‐Derived FeOx@N‐Doped Porous Carbon Composites. Small, 2021.
DOI: 10.1002/smll.202007326
https://doi.org/10.1002/smll.202007326
