一种新型、低成本、以生物质为来源的含有铁-氮-磷(Fe-N3P)活性位点的催化剂已被开发出来。这种催化剂为能量转换提供了一种可持续且经济高效的解决方案，其在碱性溶液和锌空气电池中的氧还原反应(ORR)性能均优于商业铂催化剂。

研究人员为了追求更经济有效的清洁、可持续能源，不断地探索创新最新材料及工艺。然而，在开发先进储能设备(如燃料电池和金属-空气电池)的过程中，一个主要障碍是氧还原反应(ORR)缓慢。虽然铂基催化剂传统上一直占据主导地位，但其高昂的成本和稀缺性促使人们寻找更经济、更丰富的替代品。

为攻克这一难题，华东理工大学(ECUST)刘劲刚教授率领研究人员开发了一种新型、高性能的以可持续生物质为来源的催化剂。

研究团队的策略是以羧甲基纤维素(CMC)—一种较易得的生物质材料--为基础制备催化剂。

FeNPC催化剂制备过程的示意图

“我们将CMC与铁和磷结合，创造出了一种具有‘Fe-N3P’活性位点的独特结构”刘教授分享道 “这种结构通过促进关键反应中间体的去除，提高了催化活性，并最终提升ORR的效率。”

研究人员将他们的生物质衍生催化剂(FeNPC)与传统材料进行了比较，发现其在碱性溶液和锌空气电池中的表现均明显优于传统催化剂。FeNPC展现出更高的活性、稳定性和功率密度，使其成为实际应用中的候选材料。

“这项研究最引人注目的方面之一是使用了生物质作为起始材料。这种方法不仅减少了对有限资源的依赖，而且符合循环经济的原则，进而鼓励科研工作者更深入探索生物质衍生催化剂在各种清洁能源应用的潜力”刘教授说道。

该项研究现已发表在期刊Green Energy & Environment上，欢迎领域内学者同仁阅读、下载。

Guo, Peng-Peng, et al. "Biomass-derived single atom catalysts with phosphorus-coordinated Fe-N3P configuration for efficient oxygen reduction reaction." 

Green Energy &Environment. 

https://doi.org/10.1016/j.gee.2024.11.002.

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