近日，哈尔滨工业大学杨培霞教授团队，依托合肥先进计算中心强大的算力，将理论计算与实验相结合，完成了硫氮共掺杂碳负载铁单原子ORR催化剂的研究工作。这一研究成果在国际学术期刊《Journal of Colloid And Interface Science》（中科院SCI分区工程技术一区）上发表，并对合肥先进计算中心致谢。
单原子Fe-N-C材料被认为是一种理想的氧还原催化剂。然而，设计和调整铁单原子位点的电子结构以提高催化活性仍然面临着巨大的挑战。研究团队在研究工作中采用协调配位环境策略制备了一种硫氮共掺杂碳负载铁单原子ORR催化剂（FeSA/NSC）。
结构表征和理论计算表明，引入硫掺杂可以优化铁原子的电荷分布，从而减弱对OH*中间体的吸附强度，促进OH*解吸步骤的顺利进行，最终改善催化剂的动力学过程和本征催化活性。
得益于高活性Fe-N3S位点的构建，FeSA/NSC催化剂在碱性和酸性电解液中的半波电位分别高达0.915 V和0.797 V，并展现出良好的稳定性。此外，以FeSA/NSC为阴极催化剂的锌空气电池和燃料电池均具有很高的峰值功率密度。
论文标题：
Nitrogen,sulfur co-coordinated iron single-atom catalysts with the optimized electronic structure for highly efficient oxygen reduction in Zn-air battery and fuel cell
（具有优化电子结构的硫氮共掺杂碳负载铁单原子ORR催化剂用于锌-空气电池和燃料电池）
哈尔滨工业大学杨培霞教授、李若鹏博士，内蒙古工业大学白杰教授为该文的通讯作者。
相关工作发表在
Journal of Colloid And Interface Science 671(2024)643–652