双原子催化剂能够克服单原子催化剂的缺点和不足，特别是能够通过协同作用活化多个分子和多个中间体物种，从而为调节催化反应过程提供更多方法。但是，如何合成均匀且具有原子精确度和较高负载量的双原子催化剂仍非常困难。

有鉴于此，安徽工业大学刘明凯教授、闫岩教授、中国科学技术大学Laihao Luo等通过精确设计静电相互作用以及构筑相邻空位的方式，实现了简单串联合成双原子催化剂的方法。

本文要点

(1)

作者设计合成了均匀分散并且以两个相邻N化学键的双原子Fe位点，合成的双原子Fe-N₂-Fe催化剂具有优异的ORR催化活性，半波电位达到0.91 V，动力学电流密度达到21.66 mA cm^-2，以及优异的寿命。

(2)

理论计算结果说明双原子结构能够调节氧吸附的结构，降低活化氧气分子的能垒，从而改善催化反应动力学。双原子催化剂在Zn-空气电池实现了优异的功率，在25 ℃和-40 ℃的功率密度分别达到169.8 mW cm^-2和52.18 mW cm^-2，其性能分别是Pt/C+Ir/C的1.7倍和2.0倍。这种合成策略能够应用于合成其他M-N₂-M(M= Co, Cu, Ru, Pd, Pt, Au)双原子催化剂。

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Mingkai Liu, Shuang Zhao, Minjie Liu, Zehua Qu, Yan Yan, Zhirong Zhang, Jifeng Yang, Siyuan He, Zhou Xu, Yiquan Zhu, Laihao Luo, Kwun Nam Hui, Jie Zeng, Cascade Synthesis of Fe-N₂-Fe Dual-Atom Catalysts for Superior Oxygen Catalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202408914

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202408914