金属有机骨架(MOF)衍生的单原子催化剂(SAC)代替Pt基催化剂进行氧还原反应(ORR)，因为暴露未活化位点和调节电子态面临着挑战，导致SAC隐藏活性在很大程度上阻碍ORR反应。基于此，江苏大学杨娟、周亚洲、饶德伟和北京工业大学王宁等通过超临界CO2(scCO2)流体浸渍辅助方法来在ZIF-8衍生的碳上合成scCO2-FeC@FeNC催化剂，该催化剂具有高可接近性的Fe-N部分和簇。scCO2流体不仅将十二面体切割成厚度为十分之一的均匀立方体，而且在不使用模板的情况下在框架中构建分层孔隙，从而有利于非活性位点的暴露，确保电荷和物质有效转移到非活性Fe-N位点。此外，密度泛函理论(DFT)计算表明，相邻的簇减弱了Fe-N部分占据的Fe的d轨道与吸附氧的p轨道之间的杂化，从而优化了含氧中间体的吸附-解吸过程并加速了ORR动力学。因此，scCO2-FeC@FeNC催化剂在0.1 M KOH中表现出0.91V vs. RHE的高半波电位(E1/2)，优于Pt/C和大多数不含PGM的催化剂。另外，使用scCO2-FeC@FeNC作为空气阴极的锌-空气电池(ZAB)具有175.9 mW cm-2的大峰值功率密度和784.1 mAh g Zn-1的比容量，并且表现出200小时长期稳定性，这些性能优于基于Pt/C的ZAB。更重要的是，这种scCO2辅助合成策略可用于其他ZIF衍生的金属-NC催化剂(例如Co和Ni)。Supercritical CO2 Assisted Synthesis of Highly Accessible Iron Single Atoms and Clusters on Nitrogen-doped Carbon as Efficient Oxygen Reduction Electrocatalysts. Chemical Engineering Journal, 2022. DOI: 10.1016/j.cej.2021.134460
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