日前，昆明理工大學冶金與能源工程學院徐明麗教授課題組在燃料電池和金屬-空氣電池催化劑領域取得重要進展，相關研究以“Simultaneous regulation of thermodynamic and kinetic behavior on FeN3P1single-atom configuration by Fe2P for efficient bifunctional ORR/OER”為題發表在催化領域國際頂級期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy上。該工作所有作者均為昆明理工大學研究人員，昆明理工大學為唯一通訊作者單位，徐明麗教授為通訊作者，博士研究生朱恩澤為第一作者。
隨著全球對可再生能源利用的迫切需求，清潔、可持續的質子交換膜燃料電池和高理論能量密度的金屬-空氣電池被視為有前景的能源轉換裝置。氧還原反應（ORR）和氧析出反應（OER）是燃料電池和金屬空氣電池中的關鍵電極反應，然而其電極過程動力學緩慢，大大阻礙了電池性能的提升。近年來，由于單原子催化劑具有接近100%的活性位利用率，受到研究者們的廣泛關注。對單原子催化劑的活性位點結構進行精準調控，是提高催化性能和弄清構效關系的關鍵。
目前研究單原子催化劑過程中，存在單原子活性位點受限于含氧中間體的線性吸附極限關系，不利于同時提高ORR和OER催化性能。針對這個問題，本研究設計合成了一種耦合Fe2P納米粒子的不對稱FeN3P1單原子催化劑。實驗和理論模擬計算表明，在Fe2P誘導下，FeN3P1的單原子構型產生顯著畸變，從而打破了氧中間體的吸附能線性關系，降低了ORR/OER速控步驟的反應能壘，同時Fe2P調控了Fe2P@FeN3P1催化劑表面的反應物離子濃度，有利于反應動力學進行。本工作同時從熱力學和動力學的角度，為制備高效的ORR/OER雙功能單原子催化劑，提供了有效的策略和有價值的參考。
近年來，圍繞質子交換膜燃料電池、電解水制氫和金屬空氣電池等研究領域，徐明麗教授課題組開展了系統研究，相關成果分別在Applied Catalysis B: Environment and Energy（Top，1篇）、Chemical Engineering Journal（Top，2篇）、Small（Top，1篇）發表高水平研究論文4篇。相關研究工作得到國家自然科學基金、云南省重大科技專項、云南省基礎研究計劃（重點）和云南省中青年學術技術帶頭人后備人才項目的資助，在此表示感謝。
論文鏈接：
ACB：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337324001085
CEJ：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142468
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138540
Small：https://doi.org/10.1002/smll.202309457
