可再生生物质作为一种成本效益高的碳基质来源，可用于负载单原子催化剂（SACs）。
然而，这些材料中天然存在的大量氧会阻碍具有高氧亲和力的元素（如铁（Fe））的充分分散。
低密度和被氧化的单原子催化剂极大地限制了它们的催化应用。
基于此，2025年3月25日，西安理工大学申烨华、新疆大学井群、安徽工业大学刘明凯、闫岩、西安稀有金属材料研究院Zheng Wang等人在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Achieving pH-universal oxygen electrolysis via synergistic density and coordination tuning over biomass-derived Fe single-atom catalyst》的研究论文。
在此，作者开发了一种简便的连续活化（CA）方法，用于合成坚固的生物质衍生的Fe-SACs。
与传统的热解方法相比，CA方法显著提高了Fe的负载密度，从1.13原子/nm²增加到4.70原子/nm²。
同时，CA方法诱导了从主要的Fe-O配位向Fe-N配位的显著转变。
作者观察到，通过CA方法合成的Fe-SACs在碱性和酸性电解液中均展现出pH通用的氧还原反应（ORR）性能，其在碱性和酸性电解液中的半波电位分别为0.93 V和0.78 V。
密度泛函理论计算进一步揭示，增加的Fe-N配位有效降低了ORR的能垒，从而增强了催化活性。
基于Fe-SACs的锌空气电池展现出792 mA·h·gZn−1的比容量，并且在5 mA cm⁻²的条件下具有超过650小时的超长使用寿命。
Guo, W., Pan, M., Xie, Q. et al. Achieving pH-universal oxygen electrolysis via synergistic density and coordination tuning over biomass-derived Fe single-atom catalyst. Nat Commun 16, 2920 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58297-1
