高丽大学Yong-Mook Kang、南开大学周震AM：通过 p 区元素调控在铁团簇 / 单原子界面构建自旋 - 电子耦合用于锌空气电池

背景：锌空气电池是一种有前景的下一代储能系统，但其空气正极的氧还原/析出反应动力学缓慢，特别是在低温下性能受限。Fe─N─C单原子催化剂是候选材料，但其对称的FeN₄配位场会过度稳定反应中间体，限制动力学。研究目的：为了解决这一问题，研究团队旨在通过引入p区重元素（锑）来同时调控铁中心的电子密度和自旋构型，以构建高性能的催化剂并阐明其机理。结论：团队成功制备了Feₐc/SbFeNC异质结构催化剂。锑的引入通过5p-3d轨道杂化，实现了对铁中心的电子和自旋态双重调控，显著降低了氧还原反应的关键能垒。该催化剂表现出优异的双功能活性和稳定性。基于该催化剂的锌空气电池实现了高功率密度和长循环寿命，甚至在-40°C的低温下也展现出卓越的性能，为设计高效铁基催化剂和低温储能器件提供了新策略。