Ru-Fe双位点催化剂

酸性ORR高活性

Ru单原子邻近Fe-N4位点，通过电子相互作用同时提升酸性ORR活性和稳定性。

Yin, Shuhu · Cheng, Xiaoyang · Yu, Han · Zhu, Ting · 于忠卫 · 黄瑞 · 徐骏 · 姜艳霞 · 孙世刚

Chinese Journal of Catalysis 2025

具体参数

半波电位

0.840 V

峰值功率密度

938 mW cm⁻²

TOF

17.86 e⁻ site⁻¹ s⁻¹

耐久性衰减

17 mV

投影距离

1.7 Å

晶格畸变

2.5 %

技术优势

本征活性大幅提升

Ru位点使Fe-N₄位点的TOF达到17.86 e⁻ site⁻¹ s⁻¹，比最先进的Fe-N-C基准高1–2个数量级，因为Ru相邻增强了Fe-N₄的本征ORR活性。

耐久性显著提高

10000圈加速耐久测试后E1/2仅衰减17 mV，这归因于Ru中心作为电子继电器促进活性氧清除，抑制降解。

功率密度更高

在150 kPa绝对氢氧条件下峰值功率密度达到938 mW cm⁻²，比常规Fe-N-C基准高42%，表明器件实际性能提升。

应用场景

• 燃料电池催化剂：替代铂基催化剂用于酸性燃料电池阴极。
• 燃料电池膜电极：作为阴极催化剂层材料，提升MEA功率密度。
• 酸性ORR电催化：在酸性介质中同时实现高活性和高稳定性。
• 单原子催化：利用Ru-Fe双单原子位点协同提升催化性能。
• 非贵金属催化剂：以非贵金属Fe为主体，降低贵金属用量。