人们在目前的相关研究中发现，质子膜燃料电池中，Pt族金属能够很好的驱动电催化缓慢的ORR过程，但是Pt族元素的价格高昂，因此抑制了大规模应用。因此非贵金属构成的催化剂受到广泛关注，其中M-N-C型催化剂（M=Fe, Co, Mn等）具有M-N_x/C结构的催化剂在ORR催化反应中表现了较好的催化活性，尤其是Fe-N-C表现了能够与市售Pt/C的催化活性有竞争性，但是其中Fe-N-C催化剂的稳定性是个非常严重和亟需改善的问题。

有鉴于此，华中科技大学李箐等报道发展了一种有效和普适性的合成非贵金属M-N_x/C催化剂，这种催化剂在质子交换膜燃料电池中，制备过程中通过改善金属离子-螯合配合物之间的成键强度，改善了非贵金属催化剂的催化活性，考察了多种螯合配合物，比如均聚合物聚丙烯酸PAA、不同AA/MA比例的共聚合物聚(丙烯酸-顺丁烯二酸)P(AA-MA)，能够选择性的合成Fe-N₄位点。

本文要点：

（1）

表征催化位点结构。作者通过Mössbauer谱、XAS谱，揭示了在优化比例P(AA-MA)-Fe-N催化剂，实现了较高的Fe³⁺-聚合物键合常数，更长的Fe-N化学键、独特的Fe-N₄/C结构单元。相比而言，PAA-Fe-N催化剂中，含有15 %低配位Fe-N₂/N₃结构。

（2）

催化剂性能。作者发现P(AA-MA)-Fe-N催化剂展示优异的ORR催化活性和稳定性，在0.55 V的H₂-空气燃料电池中进行工作37 h后电流密度仍保持100 %。

（3）

DFT计算。通过DFT计算模拟，发现Fe-N₄/C催化位点上的Fe原子吸附能、体结合能非常类似，比Fe-N₂/C、Fe-N₃/C表现了更好结果，因此提高了催化剂Fe位点的稳定，能够更好的抵抗脱金属。

参考文献

Zhengpei Miao, Xiaoming Wang, Zhonglong Zhao, Wenbin Zuo, Shaoqing Chen, Zhiqiang Li, Yanghua He, Jiashun Liang, Feng Ma, Hsing-Lin Wang, Gang Lu, Yunhui Huang, Gang Wu, and Qing Li*, Improving the Stability of Non-Noble-Metal M–N–C Catalysts for Proton-Exchange-Membrane Fuel Cells through M–N Bond Length and Coordination Regulation, Adv. Mater. 2021,

DOI: 10.1002/adma.202006613

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202006613