近日，《先进材料》杂志发表了一篇题为“Dual Fe/I Single-Atom Electrocatalyst for High-Performance Oxygen Reduction and Wide-Temperature Quasi-Solid-State Zn-Air Batteries”的研究论文。
锌空气电池（ZABs）具有高能量密度、环保等优点，但其广泛应用受限于氧还原反应（ORR）催化剂的性能。传统的Fe-N-C单原子催化剂在活性与稳定性方面存在不足，原因在于对氧中间体的强烈吸附。
研究团队创新性地采用金属-有机框架（MOF）介导的两步串联热解法，成功合成了锚定在N掺杂碳纳米棒上的双Fe/I单原子催化剂（Fe/I-N-CR）。原子级别的I掺杂通过长程电子离域效应，调控了Fe-Nx中心的电子结构。
得益于双Fe/I单原子位点的协同效应和1D纳米棒的结构优势，Fe/I-N-CR催化剂在ORR活性和稳定性方面表现优异，远超Pt/C和单独的Fe或I SACs。当Fe/I-N-CR作为锌空气电池的阴极材料时，实现了197.9 mW cm−2的高功率密度和280小时的超长循环寿命，大幅超过商用Pt/C+IrO2（119.1 mW cm−2和47小时）。
更值得一提的是，Fe/I-N-CR基准固态锌空气电池在宽温度范围内（-40至60°C）具有良好的适应性和稳定性。
作者简介：
Qichen Wang，西北工业大学副教授，研究方向包括电催化、金属-空气电池等，2022年中南大学博士毕业，后于南方科技大学做博士后。发表学术论文20篇，H因子24，获多项荣誉和基金支持。
Huan Pang教授是扬州大学化学化工学院的专家，专注于电化学纳米材料设计，尤其是配合物框架材料在能源化学中的应用。
Qiang Xu是南方科技大学的讲席教授，也是日本、印度和欧洲科学院的院士。他在日本大阪大学获得博士学位，曾任日本国立产业技术总合研究所首席研究员。2020年加入南方科技大学，专注于纳米材料化学及其在催化和能源领域的应用。他获得过多项奖项，并在多个学术期刊担任编辑或编委。
论文链接：
M. Du, B. Chu, Q. Wang, C. Li, Y. Lu, Z. Zhang, X. Xiao, C.-Q. Xu, M. Gu, J. Li, H. Pang, Q. Xu, Dual Fe/I Single-Atom Electrocatalyst for High-Performance Oxygen Reduction and Wide-Temperature Quasi-Solid-State Zn-Air Batteries. Adv. Mater. 2024, 2412978. https://doi.org/10.1002/adma.202412978
