单原子Fe-N-C催化剂具有很高的氧还原反应(ORR)活性，因此对其需求量很大。然而，质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的本征活性有限，耐久性差，严重制约了其实用化。

在这里，清华大学王定胜教授证明了构建相邻金属原子团簇(ACS)对提高Fe-N₄催化剂的ORR性能和稳定性是有效的。

文章要点

1）通过使用Co₄分子簇和Fe(Acac)₃注入的碳前驱体的“预约束”策略，在N掺杂的碳衬底(Co₄@/Fe₁@NC)上实现了Fe-N4构型与高度均匀的Co4AC的集成。

2）所研制的Co₄@/Fe₁@NC催化剂在酸性介质中的半波电位(E_1/2)为0.835 V，在H₂-O₂燃料电池测试中的峰值功率密度为840 mW·cm⁻²。

3）第一性原理计算进一步阐明了经Co₄AC修饰的Fe-N₄催化剂上的ORR催化机理。

这项工作为精确建立原子分散的多金属中心催化剂提供了一种可行的策略，以实现高效的能量相关催化。

参考文献

Ali Han, et al, Construction of Co4 Atomic Clusters to Enable Fe-N4 Motifs with Highly Active and Durable Oxygen Reduction Performance, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202303185

DOI: 10.1002/anie.202303185

https://doi.org/10.1002/anie.202303185