硫酸根离子诱导的凹面多孔S、N共掺杂碳限制FeCx纳米团簇，具有 Fe-N4位点，可在碱性和酸性介质中进行氧还原。目前用于氧还原反应（ORR）的催化剂中，铂基催化剂是活性最高的电催化剂，但其高成本和稀缺性阻碍了其大规模应用。因此，大量的工作已经在寻求高效率和低成本的非贵金属基催化剂。为了提高催化剂的催化活性，关键是增强活性位点的内在活性或增加可及活性位点的暴露。
基于此，武汉理工大学木士春和何大平等人设计了一种有效的Fe/S-NC氧还原电催化剂，它限制了大量 FeCx纳米团簇与Fe-N4位点位于凹形多孔S、N共掺杂碳基质中。原因在于硫酸根离子在高温下与源自ZIF-8的碳发生反应，导致碳骨架收缩，然后形成具有大量大孔和中孔的凹形结构，这种掺入S的凹面架构提供了更大的与电解质接触的面积，促进了活性位点的暴露并加速了远程传质。因此，具有大量CSC、Fe-N4和FeCx纳米团簇的催化剂（Fe/S-NC）表现出良好的ORR 活性和稳定性。
在碱性介质中，最佳催化剂（Fe/S2-NC）的半波电位为0.91 V，远远超过商业铂碳（0.85 V），而在酸性介质中，半波电位达到0.784 V，与铂碳（0.812 V）相当。此外，对于锌空气电池而言，Fe/S2-NC（170 mW cm-2）优于铂碳（108 mW cm-2）的出色峰值功率密度也凸显了其巨大的应用潜力。这种用硫酸根离子原位S掺杂和直接成孔的方法为开发和设计具有成本效益的非贵金属氧还原催化剂开辟了新的方向。Sulfate ions induced concave porous S-N Co-doped carbon confined FeCx nanoclusters with Fe-N4 sites for efficient oxygen reduction in alkaline and acid media. Small, 2021.
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