Angew：Fe-N-C单原子转化为FeNxSey簇增强PEMFC催化活性

Angew：Fe-N-C单原子转化为FeNxSey簇增强PEMFC催化活性

铁氮碳（Fe–N–C）催化剂是质子交换膜燃料电池（PEMFCs）中最有希望替代铂催化剂的材料，然而在装置中，其高性能无法维持足够长的时间。构建一种不同于Fe–N–C催化剂中平面正方形 Fe–N4构型的新型铁配位环境，有望突破目前的稳定性限制，但是稳定性的增强仍需要人们不断的探索。           

有鉴于此，天津大学凌涛教授等报道将Fe–N–C转化为一种新型FeNxSey催化剂，其中铁位点由N和Se原子的三维3D共配位。           

本文要点：

1）FeNxSey催化剂比Fe–N–C催化剂展现出更好的四电子氧还原反应（4e⁻ ORR）活性和选择性。具体的，FeNxSey上H2O2和羟基自由基・OH的产量分别仅为Fe–N–C上的1/4和1/3。FeNxSey催化剂表现出优异的稳定性，经过10000圈循环后，其半波电位（E1/2）仅下降10 mV，远小于Fe–N–C催化剂的56 mV，是迄今报道的最稳定的无铂催化剂。此外，这种三维共配位结构抑制了在H2O2存在下铁的脱金属。           

2）基于FeNxSey的质子交换膜燃料电池表现出优异的耐久性，在加速老化测试后，其电流密度的衰减明显低于Fe–N–C催化剂的器件性能。    

参考文献

Yang Zhao, Pengfei Yin, Yuanyuan Yang, Ruguang Wang, Cairong Gong, Jisi Li, Jiaxin Guo, Quanlu Wang, Tao Ling, Converting Fe–N–C single-atom catalyst to a new FeNxSey cluster catalyst for proton-exchange membrane fuel cells, Angew. Chem. Int. Ed. 2025

DOI: 10.1002/anie.202419501

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202419501

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