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高效、穩定的氧還原反應(ORR)催化劑對于金屬-空氣電池和燃料電池技術的發展至關重要。通常，Pt基材料如Pt/C，由于其足夠優異的反應動力學，被認為是最優異的ORR催化劑。然而，Pt的稀缺性和高成本限制了其大規模應用。

近年來，單原子催化劑(SACs)的出現為在原子水平上探索低成本的多相催化劑開辟了新的途徑。與傳統催化劑相比，SACs具有成本低、電子性能可調、原子利用效率高等獨特優勢，在各種電催化應用中，尤其是ORR具有很高的應用前景。

基于此，內蒙古大學谷曉俊和香港城市大學樓雄文(共同通訊)等人合理地設計和合成了錨定在N，P共摻雜碳空心納米棒結構上的FeCo催化劑(FeCo-NPC)，該催化劑展現出了優異的ORR性能。

為了探究FeCo-NPC及其對比催化劑的電催化性能，本文在0.1 M KOH電解質中進行了電化學ORR測試。在O₂飽和的電解質中，FeCo-NPC的循環伏安(CV)曲線顯示出了一個明確的陰極峰，其位置接近Pt/C，表明其具有一定的ORR催化能力。

此外，從線性掃描伏安(LSV)曲線可以看出，FeCo-NPC不僅表現出與Pt/C(E_onset=0.99 V_RHE)一樣的高起始電位(E_onset=0.96 V_RHE)，而且還表現出更大的極限電流密度(5.9 mA cm^-2)，這甚至超過了Pt/C(5.4 mA cm^-2)。

更加具體的來說，具有良好ORR活性的FeCo-NPC，其半波電位(E_1/2)為0.83 V_RHE，在0.75 V_RHE時的動力學電流密度(J_k)為34.6 mA cm^-2，優于其對比催化劑(FeCo-NC，Fe-NPC和FeCo NPs-NPC)，也同時接近商業Pt/C的性能(E_1/2=0.84 V_RHE，J_k=36.7 mA cm^-2)。上述電化學結果表明，相對于完整的Fe單原子位點，引入獨立的Co原子在提高FeCo-NPC的ORR活性方面起著關鍵作用。

總之，本文通過一種精心設計的植酸輔助模板原子化工藝，成功將原子分散的Fe和Co錨定在N，P共摻雜碳空心納米棒結構上(FeCo-NPC)。電化學測試結果表明，制備的FeCo-NPC催化劑顯著提高了ORR的電催化動力學，表現出較高的ORR半波電位和電流密度。

此外，電化學測試結果和密度泛函理論計算結果還表明，通過引入Co-N/P配位，可以有效地調控FeCo-NPC的電子結構，從而協同提高其熱力學反應能，大大提高了FeCo-NPC的ORR活性。令人興奮的是，由FeCo-NPC組裝而成的鋅-空氣電池展示了良好的電池性能。綜上所述，這項工作說明了兩個不同原子之間的協同作用可以用來改善非均相催化劑的電催化活性和動力學，這也進一步促進了催化劑在能量儲存和轉換領域的實際應用。

Atomically Dispersed Fe Sites Regulated by Adjacent Single Co Atoms Anchored on N-P co-doped Carbon Structures for Highly Efficient Oxygen Reduction Reaction, Advanced Materials, 2023, DOI: 10.1002/adma.202306047.

https://doi.org/10.1002/adma.202306047.

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?谷曉俊/樓雄文AM：相鄰Co單原子調控的原子分散Fe位點用于高效氧還原反應

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