Janus双原子催化剂表现出增强的电催化氧还原和析出性能

中国科学技术大学颜文胜教授团队创新性地研制出“Janus”双原子催化剂(FeCo-N3O3@C)，Fe和Co原子通过NO桥协同配位，在氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)中均表现出优异的性能。该研究成果发表在《自然·合成》杂志上。

双金属活性中心相邻原子分散双原子催化剂具有独特的几何和电子结构，表现出比单原子催化剂更高的催化活性和选择性，但异核双原子催化剂的局域配位结构分析和多功能催化具有较高的挑战性。

该团队在Fe-Co异双金属位点上开发出具有不同配体的“双面神”催化剂，借助光谱技术和多重散射理论计算，证实了Fe和Co原子通过NO桥联分别与N原子和O原子发生协同配位。

电化学测试表明，该催化剂在ORR和OER中均表现出优异的性能，超过了商业化的Pt/C+RuO2组合。

研究人员进一步揭示，其高催化活性的关键在于Fe-N 3单元与Co-O 3单元之间的强电子相互作用，进一步分析发现强电子耦合效应改变了Fe、Co原子d轨道的电子密度，优化了中间体的吸附与解吸过程，从而加速ORR和OER的反应动力学。

这项工作为高性能新型双原子催化剂的合理设计和结构表征提供了新的视角。

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