碳基底负载的边缘单原子FeN4位点被认为比平面上的位点具有更活跃的氧电催化活性；然而，传统的高温热解工艺很难在原子尺度上精确地控制活性位点的位置。
在本文中，滑铁卢大学陈忠伟院士日本电气通信大学赵晓教授、中科院长春应化所Ying Wang、Jianbing Zhu等课题组在理论预测的启发下，开发出一种自牺牲模板法，可成功制备出高度石墨化纳米片负载富边缘FeN4位点催化剂。原位形成的Fe团簇可以催化石墨碳的生长，并诱导多孔结构的形成，最重要的是有利于FeN4的在边缘处的优先锚定。基于上述优点，所制备出的催化剂(表示为Fe/N-G-SAC)显示出前所未有的优异氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)催化活性及稳定性，其表现出令人印象深刻的ORR半波电位为0.89 V，以及在10 mA cm−2电流密度时表现出小OER过电位为370 mV。此外，Fe/N-G-SAC作为阴极时在可充电锌空气电池中显示出令人鼓舞的性能，该电池具有低充放电电压间隙为0.78 V，并可稳定运行240个循环，优于基准贵金属催化剂。
Meiling Xiao, Zihao Xing, Zhao Jin, Changpeng Liu, Junjie Ge, Jianbing Zhu, Ying Wang, Xiao Zhao, and Zhongwei Chen. Preferentially Engineering FeN4 Edge Sites onto Graphitic Nanosheets for Highly Active and Durable Oxygen Electrocatalysis in Rechargeable Zn–Air Batteries. Adv. Mater. 2020. DOI:10.1002/adma.202004900
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https://doi.org/10.1002/adma.202004900
文章来源：能源学人
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