氧还原反应（ORR）是燃料电池、金属-空气电池等电化学储能和转换器件中的重要反应。单原子催化剂（SACs）具有最高的原子利用率和可调的电子性质，被认为是用于ORR的理想Pt基催化剂替代品。

近日，南开大学焦丽芳教授，复旦大学方方教授报道了成功地合成了一种具有Sb-N₄构型的p-嵌段锑单原子催化剂（Sb SAC），用于高效催化ORR。

文章要点

1）所得到的Sb SACs表现出较好的ORR活性，半波电位为0.86 V，稳定性优于许多基于过渡金属（TM，d-嵌段）的SAC和商用Pt/C催化剂。此外，它在锌空气电池中表现出184.6 mW cm^-2的优异功率密度和高比容量（803.5 mAh g^-1）。

2）实验和理论计算都表明，催化剂的活性中心是带正电荷的Sb-N₄单金属中心，具有封闭的d壳层。态密度（DOS）结果揭示了Sb SAC中原子分散的Sb阳离子的p轨道很容易与O₂-p轨道相互作用形成杂化态，促进了电荷转移，对氧中间体产生了合适的吸附强度，降低了势垒，调节了速率决定步骤。

这项工作对制备用于ORR的高活性p-嵌段Sb金属催化剂具有一定的指导意义，也为其他主族金属SACs的合理设计提供了有价值的指导。

参考文献

Tongzhou Wang, et al, P-block atomically dispersed antimony catalyst for highly efficient oxygen reduction reaction, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202108599

https://doi.org/10.1002/anie.202108599