近年来，原子分散的Fe-N-C催化剂因其优异的本征活性，被认为是最有潜力的非贵金属氧还原反应（ORR）催化剂。Fe-N-C催化剂的表观催化活性很大程度取决于三相界面处活性位点的暴露数量和传质能力，并与碳载体结构密切相关。降低碳载体颗粒尺寸可以提高催化剂的外表面积，有利于提高活性位点的暴露数量，增加O2和电解质与催化剂的接触概率，是形成丰富固-液-气三相界面、提高催化剂活性的有效途径。因此，将Fe-N-C位点锚定到尺寸可控的氮掺杂碳纳米颗粒，研究载体尺寸对ORR性能的影响，对合理设计三相界面催化剂具有重要的科学意义。

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所王光辉研究员和田正斌博士在Green Carbon上发表标题为“Size-dependent activity of Fe-N-doped mesoporous carbon nanoparticles towards oxygen reduction reaction”的研究性文章。本文开发了一种油酸辅助的软模板法合成尺寸可控的氮掺杂螺旋介孔碳载体，并用于合成单原子Fe-N-C催化剂，系统研究了不同尺寸催化剂对ORR性能的影响，发现了催化剂活性随尺寸变化的火山型趋势，当载体尺寸为60 nm时，活性达到最高，半波电位达到0.90 V vs. RHE。揭示了碳载体尺寸对于ORR固-液-气界面的影响机制，为高性能锌空电池用ORR催化剂的设计提供了理论基础。

上述工作发表在《Green Carbon》杂志上（DOI: 10.1016/j.greenca.2024.03.002），第一作者是青岛能源所的硕士研究生赵依伦，通讯作者是青岛能源所的王光辉研究员和田正斌博士。该工作得到山东自然科学基金重大基础研究、中国博士后科学基金等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.greenca.2024.03.002

Yilun Zhao, Zhengbin Tian, Wenquan Wang, Xiaohui Deng, Jo-Chi Tseng, Guang-Hui Wang. Size-dependent activity of Fe-N-doped mesoporous carbon nanoparticles towards oxygen reduction reaction. Green Carbon

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2024.03.002