2025年3月10日，聊城大学孟凡鹏、李海波、阿德莱德大学张华阳在国际知名期刊Advanced Energy Materials上发表题为《Single-Atom Co Meets Remote Fe for a Synergistic Boost in Oxygen Electrocatalysis》的研究论文，Zongge Li为论文第一作者，孟凡鹏、李海波、张华阳为论文共同通讯作者。孟凡鹏，聊城大学讲师。2016年毕业于山东理工大学，获学士学位；2021年毕业于天津工业大学，获博士学位；2022年进入聊城大学化学化工学院担任讲师。孟凡鹏讲师主要从事光催化、环境与能源方面的研究。主持多项国家自然科学基金，以第一作者或通讯作者在Carbon，J. Colloid Interface Sci. ，J. Clean. Prod.，Adv. Energy Mater.等国际知名期刊发表论文十余篇。李海波，聊城大学教授，化学化工学院副院长。2005年本科毕业于聊城大学；2010年毕业于中国科学技术大学，获博士学位；2010年进入聊城大学担任讲师，2014年升任副教授；2018年以访问学者身份赴新加坡国立大学学习；2021年升任教授，2022年担任聊城大学化学院副院长。李海波教授主要从事燃料电池、金属空气电池等新能源器件研究。主持国家自然科学青年基金项目1项。目前，以第一作者或通讯作者在J. Mater. Chem. A，Carbon，Chem. Commun.，J. Phys. Chem. C等国际权威期刊发表SCI论文20余篇，授权发明专利2项。相关研究成果获山东省高等学校科学技术二等奖1项、三等奖1项。张华阳，阿德莱德大学研究员。博士毕业于澳大利亚科廷大学，2019年进入阿德莱德大学，担任研究员（Research Fellow）。张华阳研究员专注于太阳能转化用纳米结构光催化剂和光电催化剂的合理设计、合成与研究，包括光催化制氢和光电催化水分解。以第一作者或通讯作者在Small，Small Methods，Chem. Soc. Rev.，ACS Appl. Polym. Mater.，J. Mater. Chem. A，Nat. Commun.，Chem. Eng. J.等国际知名期刊发表论文数十篇。 在本文中，作者开发了一种一步法“配位选择性合成”策略，将钴单原子位点和铁基纳米颗粒集成在同一基质中，实现了长程电子相互作用，从而增强了钴-氮配位（Co-N4）的活性，并提升了氧还原反应（ORR）性能。X射线吸收光谱证实，远程铁基纳米颗粒可以调节Co-N4位点的电子分布。结构表征表明，最佳催化剂Co50%Fe50%-NC中含有金属铁、Fe3O4和Fe4N物种。电化学测试显示，其起始电位和半波电位分别为0.984 V和0.927 V，优于仅含有Co-N4位点的Co100%-NC催化剂。此外，该催化剂还展现出高效的析氧反应（OER）性能，在20 mA cm-2的电流密度下实现298 mV的过电位，与RuO2相当。密度泛函理论（DFT）计算揭示，Fe4N优化了含氧中间体的吸附/脱附过程，降低了理论过电位。以Co50%Fe50%-NC组装的锌空电池性能优于商业铂碳（Pt/C）催化剂，突显了其在双功能氧电催化中的潜力。本研究为利用原子级和纳米级金属物种之间的协同作用设计高性能催化剂提供了一种方法。图1：催化剂的结构表征测试图2：催化剂的光谱表征测试图3：催化剂的原子配位环境分析测试图4：电化学性能测试图5：理论计算与机理分析图6：锌空电池实际应用测试综上，作者开发了一种单原子Co与Fe基纳米颗粒协同作用的催化剂，通过一步法配位选择性合成策略，实现了Co单原子位点与Fe基纳米颗粒的集成。实验结果表明，该催化剂在碱性条件下表现出优异的ORR活性和稳定性，并在OER中展现出高效性能。此外，基于该催化剂的锌空电池性能优于商业Pt/C催化剂。为开发低成本、高性能的非贵金属催化剂提供了新的思路，有望在可再生能源存储和转换领域得到广泛应用。Li Z., Kang W., Lin J. et al. Single-Atom Co Meets Remote Fe for a Synergistic Boost in Oxygen Electrocatalysis. Adv. Energy Mater. (2025)【高端测试，找华算】🏅 同步辐射全球机时，三代光源，随寄随测！最快一周出结果，保证数据质量！
