开发高活性、稳定、低成本的阴极氧还原反应(ORR)催化剂对于促进燃料电池(FCs)的广泛应用具有重要的现实意义。其中,具有金属氮碳(M-N-C)位点的无铂族金属(PGM)催化剂被认为是ORR催化剂的有希望的候选者,因为它们成本低且适用于多个ORR步骤。近日,苏州大学徐岚副教授(通讯作者)等人报道了他们从增加活性位点密度、提高内在活性、促进传质和避免线性缩放关系(LSR)等方面重点讨论高效 M-N-C催化剂合成的设计策略。M-N-C单原子催化剂的合成开辟了提高活性位点密度的新途径。合适的中心金属和配位原子的选择以及局部配位环境的调整对于提高催化剂的内在活性至关重要。多孔结构的合理设计是促进传质和构建最大三相界面的重要前提。新活性位点的开发使得避免LSR并制备具有超低过电位的催化剂成为可能。此外,作者还讨论了导致M-N-C催化剂活性快速下降的主要机制,如活性位点脱金属、H2O2危害和溢流问题,并且提出了有效的缓解策略以提高M-N-C催化剂的稳定性。最后,作者总结和展望了用于ORR的高性能M-N-C催化剂的设计。Recent advances in the design of a high performance metal-nitrogen-carbon catalyst for the oxygen reduction reaction. J. Mater. Chem. A, 2021, DOI: 10.1039/D1TA05605K.https://doi.org/10.1039/D1TA05605K.