结构为Fe-N₄的单原子Fe-N-C催化剂具有优异的ORR催化活性，但是其本征催化活性非常有限，而且催化剂缺乏长时间稳定性，导致难以用于质子交换膜燃料电池。

有鉴于此，清华大学王定胜等发现在单原子位点相邻修饰原子簇，能够显著增强Fe-N₄催化剂的性能和稳定性。

主要内容

（1）

通过“预限域”方式将Co₄原子簇和Fe-N₄位点均匀修饰在掺氮碳基底上，其中使用Co₄簇分子和Fe(acac)₃与碳前驱分子结合。

（2）

制备的Co₄@Fe₁@NC催化剂实现优异的ORR性能，在酸性电解液的半波电位达到0.835 V vs. RHE，峰值功率密度达到840 mW cm^-2。第一性原理计算，进一步给出Co₄簇修饰Fe-N₄的ORR催化反应机理。

这项工作实现了精确设计原子分散多核金属催化位点，有助于能量有关的催化反应。

参考文献

Ali Han, Wenming Sun, Xin Wan, Dandan Cai, Xijun Wang, Feng Li, Jianglan Shui, Dingsheng Wang, Construction of Co4 Atomic Clusters to Enable Fe-N₄ Motifs with Highly Active and Durable Oxygen Reduction Performance, Angew. Chem. Int. Ed. 2023

DOI: 10.1002/anie.202303185

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202303185