背景介绍
阴极氧还原反应 (ORR) 的缓慢动力学是燃料电池整体能量转换效率的主要障碍。目前，商业铂基金属催化剂对 ORR 表现出优异的电催化活性。然而，铂的低储量和高成本限制了燃料电池的经济可行性。因此，为了降低电催化材料的成本，开发用于 ORR 的廉价且可用的 Pt 替代品非常重要。
成果简介 原子界面的微调控被认为是提高单原子催化剂催化性能的有效途径。对此，中山大学的纪红兵教授（通讯作者）和广西大学的甘涛（通讯作者）等人合作，报道了一种利用天然的生物质虾壳固体废物与铜卟啉作为原料球磨合成高ORR活性的非对称配位Cu-S1N3单原子催化剂。通过密度泛函理论计算发现，与传统的CuN4结构相比，Cu-S1N3的决速步会发生改变且吉布斯自由能更低。此外，该方法具备优异的普适性，成功合成了S，N共掺杂的Fe、Co、Ni、Mn、Pt和Pd单原子催化剂。为用于燃料电池的高性能 ORR 单原子电催化剂开辟了一条途径，并为将生物废料转化为商业机会提供了机会。 作者简介 纪红兵，博士，教授，博士生导师，中山大学化学学院。1997年毕业于华南理工大学，获博士学位。1997年-2009年，任教于华南理工大学。2007年加入中山大学。国家自然科学基金杰出青年基金获得者、中组部国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、人社部国家百千万人才工程、“广东特支计划”杰出人才、中国化工学会会士、广东最美科技工作者。中山大学精细化工研究院院长、中山大学惠州研究院创建人。团队长期致力于仿生催化、多相催化、均相催化、光热电协同催化、纳米/亚纳米/单原子催化剂工程、化工新型分离、有机污染物的吸附和降解、功能性超分子聚合物、过程强化、精细化工新材料、化工园区管理等相关领域应用基础研究及应用开发，团队近年来的研究开发工作处于国际先进，部分成果达到国际领先水平，已有多项技术成果实现产业应用。 文章信息 H. Zhang, Q. Sun, Q. He, et al. Single Cu atom dispersed on S,N-codoped nanocarbon derived from shrimp shells for highly-efficient oxygen reduction reaction. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4289-3.
