2023年3月，材料化工領域國際頂級期刊《Small》發表以平頂山學院為第一完成單位、第一通訊單位，化學與環境工程學院王敏傑博士為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”。化學與環境工程學院王莉副教授等重點參與了該項研究。平頂山學院李青彬教授、深圳大學朱才鎮教授、中科院贛州創新研究院彭立山副研究員、奧克蘭大學新西蘭化學院院士、英國皇家化學會會士Geoffrey I. N. Waterhouse教授為該研究成果的通訊作者。

　　質子交換膜燃料電池(PEMFCs)與鋅空電池(ZABs)具有能量轉換效率高、零排放等優點，是解決環境與能源問題，促進經濟社會發展綠色轉型，實現“碳達峰、碳中和”目標的重要途徑之一。陰極催化層氧還原反應(ORR)直接決定了其電堆功率密度輸出效率與使用壽命。目前，高成本的貴金屬鉑基催化劑被公認為驅動該遲滯的四電子反應過程的有效選擇。因此，開發高效非貴金屬ORR催化劑是PEMFCS與ZABS規模化應用的先決條件。

性能測試圖示

　　研究表明，單原子分散的鐵-氮-碳(Fe-N-C)催化劑中Fe原子的局部配位環境顯著影響ORR催化活性與穩定性。該研究，通過碳化富含鐵的聚吡咯前驅體合成三種不同配位結構FeN3、FeN4和FeN5。非對稱FeN5位點具有比FeN3(+2.23)和FeN4(+2.47)位點更高的Fe氧化態(+2.62)，及更高的ORR活性。密度泛函理論(DFT)揭示了FeN5優化ORR反應中間體的吸附/脫附，顯著降低速控步驟脫附能壘。該研究成果為過渡金屬-氮-碳(M-N-C)催化劑活性金屬原子M的配位結構、氧化態與催化活性之間的構效關係提供了研究實例與指導。該項目獲得國家自然科學基金青年基金（NO. 22209087；主持人：王敏傑）項目支持。

　　《Small》是WILEY出版社旗艦期刊，是材料化工領域國際頂級期刊，影響因子IF=15.153，中科院一區TOP，WILEY是全球曆史最悠久﹑最知名的學術出版商之一，享有世界第一大獨立的學術圖書出版商和第三大學術期刊出版商的美譽。

　　附件：

　　文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202300373

（beplay2网页登录 來源：平頂山學院 通訊員：王卓菲 馬洋洋）