FeN4型碳基材料是一种很有前途的氧还原反应（ORR）非贵金属催化剂。然而，FeN4/C催化剂总是表现出不同的ORR活性和选择性，其结构-性能关系仍然让人难以捉摸。
近日，中国科学院上海高等研究院杨辉研究员，胡维波副研究员，Qingqing Cheng报道了设计了一个富含N4单元的共价三嗪骨架（CTF-N4）来锚定Fe离子，以精确地制备具有具有高选择性地2e− ORR途径的FeN4型前驱体（CTF-FeN4）。有趣的是，通过控制热解过程调节电子结构，可以将2e− ORR路径切换到4e−路径。
文章要点
1）X射线光电子能谱和同步辐射X射线吸收谱表明，所有样品在热处理前后都保持了原子分散的FeN4型构型，但FeN4/C的非平面性随着温度的升高而急剧增加。
2）密度泛函理论（DFT）计算表明，Fe原子的引入和增强的非平面性提高了*OH在吡啶基N附近的C上的结合能，有利于4e− ORR路径。
这项研究对电子结构可调的FeN4/C的ORR机理有了一个基本的理解，从而为开发高性价比的特定用途的电催化剂铺平了道路。
参考文献
Yanping Zhu, et al, Switching the Oxygen Reduction Reaction Pathway via Tailoring the Electronic Structure of FeN4/C Catalysts, ACS Catal.2021
DOI: 10.1021/acscatal.1c03728
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03728
