過渡金屬氮化物（TMNs）具有可調的電子和鍵合特性，在能量存儲和轉換方面具有巨大的應用潛力。基于此，鄭州大學胡俊華教授（通訊作者）等人報道了錨定在氮摻雜多孔碳上的新型富鐵氮化物納米顆粒(Co_xFe_1-x)₃N@NPC (0 ≤ x < 0.5)。證實了相變和電子自旋調控對氧電催化的協同作用。

本文通過中間相變過程形成了具有高分散性的(Co_xFe_1-x)₃N核殼結構，顯著抑制了金屬氮化物的粗化。Co摻入可以調節d帶電子自旋極化，而Fe^II的t_2g⁵e_g¹具有理想的電子填充，可增強內在活性。

其中(Co_0.17Fe_0.83)₃N@NPC的Co含量最佳，電子構型中e_g電子填充適中（t_2g⁵e_g¹），平衡了*O₂的吸附和*OH的加氫，提高了ORR/OER雙功能催化性能。此外，基于(Co_0.17Fe_0.83)₃N@NPC陰極組裝的液態和固態鋅空氣電池具有相當高的峰值功率密度和顯著的能量密度。

本文用X射線吸收光譜（XAS）證實了(Co_0.17Fe_0.83)₃N@NPC中Fe與Co的電子協同效應，主要是由Co摻雜到氮化鐵中的晶格畸變引起的。結合DFT計算得出，氮化物中Fe的Co取代調控了Fe位點的自旋電子構型，通過增加ORR中*OH的解吸，降低OER中從*O₂到*OOH的能壘，優化了O中間體的化學吸附性能。

Synergistic Effects of Phase Transition and Electron-Spin Regulation on the Electrocatalysis Performance of Ternary Nitride. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202300623.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202300623.