中国教育在线
2023年3月，材料化工领域国际顶级期刊《Small》发表以平顶山学院为第一完成单位、第一通讯单位，化学与环境工程学院王敏杰博士为第一作者的研究成果“Regulating the Coordination Geometry and Oxidation State of Single-Atom Fe Sites for Enhanced Oxygen Reduction Electrocatalysis”。化学与环境工程学院王莉副教授等重点参与了该项研究。平顶山学院李青彬教授、深圳大学朱才镇教授、中科院赣州创新研究院彭立山副研究员、奥克兰大学新西兰化学院院士、英国皇家化学会会士Geoffrey I. N. Waterhouse教授为该研究成果的通讯作者。
质子交换膜燃料电池(PEMFCs)与锌空电池(ZABs)具有能量转换效率高、零排放等优点，是解决环境与能源问题，促进经济社会发展绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径之一。阴极催化层氧还原反应(ORR)直接决定了其电堆功率密度输出效率与使用寿命。目前，高成本的贵金属铂基催化剂被公认为驱动该迟滞的四电子反应过程的有效选择。因此，开发高效非贵金属ORR催化剂是PEMFCS与ZABS规模化应用的先决条件。
性能测试图示
研究表明，单原子分散的铁-氮-碳(Fe-N-C)催化剂中Fe原子的局部配位环境显著影响ORR催化活性与稳定性。该研究，通过碳化富含铁的聚吡咯前驱体合成三种不同配位结构FeN3、FeN4和FeN5。非对称FeN5位点具有比FeN3(+2.23)和FeN4(+2.47)位点更高的Fe氧化态(+2.62)，及更高的ORR活性。密度泛函理论(DFT)揭示了FeN5优化ORR反应中间体的吸附/脱附，显著降低速控步骤脱附能垒。该研究成果为过渡金属-氮-碳(M-N-C)催化剂活性金属原子M的配位结构、氧化态与催化活性之间的构效关系提供了研究实例与指导。该项目获得国家自然科学基金青年基金（NO. 22209087；主持人：王敏杰）项目支持。
《Small》是WILEY出版社旗舰期刊，是材料化工领域国际顶级期刊，影响因子IF=15.153，中科院一区TOP，WILEY是全球历史最悠久﹑最知名的学术出版商之一，享有世界第一大独立的学术图书出版商和第三大学术期刊出版商的美誉。
附件：
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202300373
（中国教育在线 来源：平顶山学院 通讯员：王卓菲 马洋洋）
① 凡本站注明“稿件来源：中国教育在线”的所有文字、图片和音视频稿件，版权均属本网所有，任何媒体、网站或个人未经本网协议授权不得转载、链接、转贴或以其他方式复制发表。已经本站协议授权的媒体、网站，在下载使用时必须注明“稿件来源：中国教育在线”，违者本站将依法追究责任。
② 本站注明稿件来源为其他媒体的文/图等稿件均为转载稿，本站转载出于非商业性的教育和科研之目的，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。如转载稿涉及版权等问题，请作者在两周内速来电或来函联系。