轨道杂化调节过渡金属的电子结构和表面化学吸附特性对于促进质子交换膜燃料电池（PEMFC）中的氧还原反应（ORR）具有重要意义。

近日，北京理工大学Wenxiu Yang，Bo Wang开发了一种核壳类红毛丹纳米碳催化剂（FeAl-RNC），其具有来自金属有机骨架（MOF）材料的原子分散的Fe-Al原子对。

文章要点

1）实验和理论结果表明，Al 和 Fe 之间的强 p−d 轨道杂化导致不对称电子分布，氧中间体的吸附强度适中，从而增强了内在的 ORR 活性。

2）此外，FeAl-RNC的核壳红毛丹结构具有丰富的微孔和大孔，可以提高PEMFC中活性位点的密度、稳定性和传输途径。

3）基于FeAl-RNC的质子交换膜燃料电池具有良好的活性(0.9V时为68.4mA cm⁻²)、较高的峰值功率(1.05W cm⁻²)和良好的稳定性，在H₂−O₂条件下0.7 V下100 h的电流损失仅为7%。

参考文献

Yarong Liu, et al, Efficient Proton-exchange Membrane Fuel Cell Performance of Atomic Fe Sites via p−d Hybridization with Al Dopants, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c01598

https://doi.org/10.1021/jacs.4c01598