电催化剂对于驱动电化学二氧化碳还原反应（CO₂RR）至关重要，该反应降低了能垒，调节了复杂的反应途径，并抑制了竞争性副反应。除了有效的活性位点和有利的局部环境外，快速的传质能力对于催化剂设计也至关重要。然而，很少有研究详细研究CO₂RR中的传质过程，并揭示传质与最终性能之间的潜在关系。这里，新南威尔士大学Zhao Chuan、Shen Yansong报道了用于高效CO₂电还原的高有序分级多孔单原子Fe催化剂。

本文要点：

1) 单原子Fe-N-C催化剂具有高度有序的多孔基质，该基质包含分级微孔、中孔和大孔。这种精细的多孔结构显著促进了Fe位点的传质过程，实现了优异的CO₂RR性能，特别是在最大CO电流密度为-19 mA cm⁻²的H电池中的有限传质区域。

2) 电化学阻抗谱和分布弛豫时间分析表明，随着还原电位的增加，传质电阻迅速降低。作者进一步进行了格子玻尔兹曼方法和离散元方法（LBM-DEM）模拟，以揭示促进气体扩散过程并增强CO₂RR性能的原因。

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Chen Jia et.al Highly Ordered Hierarchical Porous Single-Atom Fe Catalyst with Promoted Mass Transfer for Efficient Electroreduction of CO₂ Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202302007

https://doi.org/10.1002/aenm.202302007