可再生生物質(zhì)是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的碳基質(zhì)來(lái)源，可用于負(fù)載單原子催化劑（SACs）。然而，這些材料中天然存在的大量氧元素會(huì)阻礙與氧具有高親和力的元素（如鐵（Fe））的充分分散。低密度且被氧化的單原子催化劑極大地限制了它們?cè)诖呋矫娴膽?yīng)用。
有鑒于此，安徽工業(yè)大學(xué)劉明凱教授、閆巖教授、西安理工大學(xué)申燁華教授、新疆大學(xué)井群副教授、西安稀有金屬研究院有限公司王正博士等報(bào)道開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)便的連續(xù)活化策略，合成性能優(yōu)異的生物質(zhì)衍生的鐵單原子催化劑（Fe-SACs）。
本文要點(diǎn)：
（1）
與傳統(tǒng)的熱解方法相比，連續(xù)活化方法顯著地將Fe負(fù)載密度從1.13個(gè)原子/nm2提高到4.70個(gè)原子/nm2。而且，連續(xù)活化方法導(dǎo)致明顯的配位原子變化，配位原子從Fe-O為主變?yōu)镕e-N部分為主。
作者觀察發(fā)現(xiàn)，通過(guò)連續(xù)活化方法制備的Fe單原子催化劑具有全pH通用的ORR性能，在堿性和酸性電解質(zhì)中，半波電位分別為0.93 V和0.78 V vs RHE。DFT理論計(jì)算進(jìn)一步表明，增加的Fe-N配位有效地降低了氧還原反應(yīng)的能壘，從而提高了催化活性。
（2）
基于這種鐵單原子催化劑的鋅空氣電池表現(xiàn)出792 mA h g-1（以Zn計(jì)）的比容量，并且在5 mA cm-2電流密度下具有超過(guò)650 h的超長(zhǎng)使用壽命。
參考文獻(xiàn)
Guo, W., Pan, M., Xie, Q. et al. Achieving pH-universal oxygen electrolysis via synergistic density and coordination tuning over biomass-derived Fe single-atom catalyst. Nat Commun 16, 2920 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-58297-1
https://www.nature.com/articles/s41467-025-58297-1
