高熵单原子碳催化剂

碱液中双功能超越贵金属

将五种金属单原子与双氮源嵌入活性炭，通过高熵策略破坏石墨碳局域对称性，使其在碱性环境中同时获得优于Pt/C的氧还原活性和优于RuO₂的析氧活性。

Xin, Lei · Tang, Qingyun · Zheng, Yongping · Kidkhunthod, P. · Zhou, Xiaolong · Ji, Bifa · Tang, Yongbing

Nature Sustainability 2023

技术优势

性能超越贵金属

嵌入五种金属单原子与双氮源，破坏石墨碳局域对称性，调控氧中间体结合能至最佳范围，实现碱性介质中氧还原活性超过Pt/C、析氧活性超过RuO₂。

理论设计引导

基于理论计算，高熵杂原子最小化局域对称性以失稳石墨碳π电子网络，避免氧还原和析氧反应中间体结合能过强或过弱。

应用场景

• 燃料电池催化剂：代替铂基催化剂降低燃料电池成本。
• 金属空气电池：提供高活性双功能催化以提升充放电效率。
• 电解水制氢：高效催化析氧反应降低制氢能耗。