基于过渡金属TM-NC体系的单原子催化剂(Tm=Fe，Co，Cu，Mn，Ni和Zn等)。17−20然而，它们的氧还原反应活性仍然低于TM-N-C火山图的顶端。而且它们的析氧反应(OER)性能，特别是长期稳定性也不尽如人意。

近日，南洋理工大学范红金教授，苏州大学Zhe Wang，Zhijuan Pan，延世大学Seong-Ju Hwang实现了双金属单原子和原子团簇的合成，它们共同锚定在高度石墨化的碳载体上。

文章要点

1）通过系统的X射线吸收表征和密度泛函理论计算，证实了催化剂由Ni₄(和Fe₄)纳米团簇组成，并与相应的NiN₄(和FeN₄)单原子中心相邻。Fe₄(Ni₄)纳米团簇与FeN₄(NiN₄)原子位的协同作用优化了反应中间体的吸附能，降低了势垒决定步骤的势垒。

2）与不含纳米团簇的催化剂和商用铂/碳催化剂相比，该催化剂具有更高的氧还原放出活性和长周期稳定性。进一步制作的锌−空气电池具有高功率密度和长期循环性能，展示了其在储能设备中的应用前景。

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Zhe Wang, et al, Cooperation between Dual Metal Atoms and Nanoclusters Enhances Activity and Stability for Oxygen Reduction and Evolution, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c01287

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c01287