湖大/高研院Angew.：FeMn团簇修饰Mn SACs，实现高效氧还原反应

氧还原反应(ORR)在许多可再生能源转换和储存系统中是一个重要的反应，如金属-空气电池和燃料电池。高效ORR电催化剂的开发是金属-空气电池和燃料电池面临的关键挑战，因为它涉及多电子/-质子转移，是一个动力学缓慢的过程。然而，作为ORR催化剂的Pt基材料存在成本高、储备有限的限制，严重阻碍了其商业应用。因此，构建高效、耐久性高的非贵金属基ORR电催化剂对于金属-空气电池和燃料电池的发展具有重要意义。

近日，湖南大学韩磊、王双印和中科院上海高等研究院李丽娜等通过结合后吸附和二次热解，构建了具有原子分散的Mn-N₄位点和FeMn原子团簇的Mn基SACs。

具体而言，研究人员首先采用Mn掺杂镉对苯二胺配合物(CdMn-PPD)的低温热解法制备了锚定在富缺陷氮掺杂碳(Mn-DNC)上的分离Mn原子。随后，通过对Fe³⁺离子的物理吸附和二次热解，制备了原子分散的Mn-N₄位点与FeMn原子团簇(FeMnac/MnN₄C)。

此外，X射线吸收近边光谱和扩展X射线吸收精细结构光谱证实了Mn-N₄配位位点在FeMn原子团簇中的形成。

密度泛函理论(DFT)计算和实验结果表明，由于FeMn原子团簇的存在有效地改变了Mn-N₄位点的电子结构，其最优结构更有利于O₂的吸附并破坏O-O键，促进了ORR的动力学。

得益于Mn位点和FeMn原子团簇的相互作用，最佳的FeMn_ac/Mn-N₄C催化剂显示出优异的ORR活性，其在0.5 M H₂SO₄和0.1 M KOH的半波电位(E_1/2)分别为0.79 V_RHE和0.90 V_RHE。

综上，该项工作为同时优化配位数和电子结构以提高催化剂的本征活性提供了新的策略。

Decorating Single-Atomic Mn Sites with FeMn Clusters to Boost Oxygen Reduction Reaction. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202214988