在氧还原反应中，原子分散的Fe-N₄催化剂是商业Pt/C的有效替代品。尽管其采用了分离的双原子金属位点策略，但大多数Fe-N₄催化剂由于超氧类O₂吸附而具有较差的O-O键断裂能力。而铁簇通过形成过氧类O₂吸附来促进O-O键断裂。然而，Fe团簇和含氧中间体之间的过强结合强度牺牲了氧还原反应活性。在这里，阿尔伯塔大学Li Zhi报道了锚定在多孔碳纳米纤维膜上的相邻单个Cu-N₄位点功能化的Fe簇催化剂（Fe_x/Cu-N@CF）。

本文要点：

1) 理论计算表明，单个Cu-N₄位点可以调节Fe团簇的电子构型，降低O₂*质子化反应自由能，最终提高电催化性能。特别是，Cu-N₄位点可以增加Fe的d轨道和O的p轨道之间的重叠，以加速OOH*中的O-O裂解。

2) 结果，这种独特的原子催化剂在碱性介质中表现出0.944V的半电势（E_1/2），超过了商业Pt/C的半电势，而酸性性能（E_1/2＝0.815V）与Pt/C相当。该工作显示了单原子在改进原子簇催化剂方面的巨大潜力。

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Shuwen Wu et.al Single Cu‒N₄ sites enable atomic Fe clusters with high-performance oxygen reduction reaction EES 2023

DOI: 10.1039/D3EE00840A

https://doi.org/10.1039/D3EE00840A