载有单原子铁 (Fe−N−C) 的氮掺杂石墨碳材料是用于氧还原反应 (ORR) 的主要非贵金属催化剂。氮配位的 Fe 位点被描述为第一配位层。与 ORR 的良好性能相反，由于缓慢的 O-O 耦合过程，在析氧反应 (OER) 中的性能极差，从而阻碍了可充电锌 (Zn)-空气电池的实际应用。
在此，德累斯顿工业大学Guangbo Chen，马克斯·普朗克聚合物研究所Klaus Müllen通过将磷原子额外纳入第二个配位层（此处表示为 P/Fe-NC）成功地提高了 Fe-NC 的 OER 活性。
文章要点
1）所得材料在 0.1 M KOH 中表现出优异的 OER 活性，在 10 mA cm-2 的电流密度下过电位低至 304 mV。更重要的是，它们表现出非常小的 ORR/OER 电位差，仅为 0.63 V。
2）使用第一性原理密度泛函理论的理论计算表明，磷通过平衡 FeN4 位点的 *OOH/*O 吸附来增强电催化活性。
3）当用作可充电锌空气电池的空气正极时，P/Fe−NC−C 可提供峰值功率密度为 269 mW cm−2 的充放电性能，突出了其作为最先进电池的作用-art双功能氧电催化剂。
参考文献
Yazhou Zhou, et al, Boosting Oxygen Electrocatalytic Activity of Fe−N−C Catalysts by Phosphorus Incorporation, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.2c12933
https://doi.org/10.1021/jacs.2c12933
