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與氮配位的原子分布過渡金屬被認為是一類前景廣闊的氧還原反應（ORR）催化劑。

然而，長期以來，Fe-N_x活性位點的無效分布一直是個難題，這導致活性位點密度低、性能不穩定，而這正是下一代ORR電催化劑需要克服的問題。

武漢理工大學唐浩林、中南大學程義、諾森比亞大學Ben Bin Xu等將釔（Y）引入到原子分散的鐵（Fe）氮共摻雜碳材料中，使納米顆粒、納米團簇和原子位點融為一體，從而賦予了Fe-N₄-Y₂O₃和Fe₄N_0.94-Y₂O₃ （FeY-NC）出色的ORR活性。

在堿性和酸性條件下，FeY-NC的半波電位分別達到0.926和0.809 V。在堿性條件下，0.9 V下的動力學電流密度為31.2 mA cm^?2，是Fe-NC的7.8倍和Pt/C的32.4倍。

圖1.?電催化性能研究

FeY-NC之所以具有如此出色的活性，是因為其產生了原子分布的FeN₄和Fe₄N納米粒子雙活性位點，并在氮摻雜碳（NC）網絡上負載了Fe-N_x/Fe₄N_0.94與Y₂O₃納米團簇之間的協同效應。

在一次鋅-空氣電池中，FeY-NC的卓越性能得到了驗證，其峰值功率密度達到了233 mW cm^-2。

此外，其他稀土元素（如鈧和鏑）也表現出很高的協同效應，這表明在NC中進行鐵與稀土元素共摻雜可為提高ORR性能提供一種有前途的策略。

圖2.?鋅-空氣電池性能

Yttrium Oxide Nanoclusters Boosted Fe-N4 and Fe4N Electrocatalyst for Future Zinc–Air Battery. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202311084

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