吉大管景奇/上海交通大学沈水云/上海高等研究院甘涛AEM：用于氧电催化的Fe₂Co三原子催化剂

背景：Fe-N/C催化剂在氧还原反应（ORR）中具有替代贵金属的潜力，但类芬顿反应会导致其稳定性较差；且Fe基催化剂的中间体吸附过强，限制了催化动力学。为解决上述问题，构建异核多金属活性位点（如三原子催化剂）成为重要研究方向。研究目的：本研究旨在开发一种新型Fe₂Co三原子催化剂，通过理论计算和实验策略优化其ORR催化性能，并探究其催化机理，以解决Fe-N/C体系的稳定性与活性瓶颈。结论：基于DFT计算，研究团队设计并制备了Fe₂CoN₆/HNC三原子催化剂，其在碱性和酸性电解液中分别实现了0.971 V和0.80 V的高半波电位，催化性能优于商业Pt/C。机理研究表明，三角形Fe₂Co构型导致电荷重新分布，其中两个Fe原子作为主要活性位点，Co原子作为电子调控中心，优化了中间体吸附并促进了四电子路径。将该催化剂应用于锌空气电池，展现出长达750小时的优异循环稳定性。本研究为多原子催化剂的设计提供了原子级策略。