理化所陈广波/VSB-TUO陶霞芳团队: 解决Fe-N-C催化剂活性位点可及性受限问题

背景：单原子Fe-N-C催化剂因原子利用率高而备受关注，但ZIF-8衍生的微孔结构常将大部分Fe-Nₓ活性位点限制在微孔深处，导致其可及性差、利用率低。研究目的：为解决活性位点“沉睡”问题，江苏大学、中科院理化所与捷克VSB-技术大学团队合作，提出一种NaCl和KCl双熔盐辅助热解策略，旨在构建微孔-介孔层次化多孔网络，唤醒被限制的活性位点。结论：NaCl在热解中抑制碳骨架塌缩，保留高密度微孔以锚定Fe-Nₓ位点；KCl因熔点较低，先形成熔融相，通过插层/剥离效应创造介孔通道。二者协同使催化剂比表面积达2243 m² g⁻¹，可及Fe-Nₓ位点密度高达4.0×10¹⁹ sites g⁻¹，利用率达27%。在酸性条件下，该催化剂氧还原半波电位达0.82 V，质子交换膜燃料电池峰值功率密度达0.37 W cm⁻²。该工作为提升单原子催化剂活性位点可及性提供了有效途径。