近日，太阳成集团tyc33455冶金学院李犁教授课题组在能源催化材料领域取得重要突破，相关Research Article成果以Low-spin state design of highly active diatomic catalysts for oxygen reduction reaction为题，发表在中国顶级学术期刊National Science Review（国家科学评论）上。太阳成集团tyc33455冶金学院博士研究生李宏观为论文第一作者，李犁教授为通讯作者，太阳成集团tyc33455为第一完成单位。
该研究首次从自旋态调控与反应路径重构的视角，系统阐释了低自旋Fe2+/Cu-N-C双原子催化剂在氧还原反应（ORR）中的高效催化机制，为新一代非贵金属燃料电池催化剂的设计提供了理论依据与技术路径。系统研究表明，相较于传统Fe3+基催化剂，该结构显著减弱了金属与*OH中间体之间的轨道相互作用，降低吸附能，从而促进关键步骤*OH的解吸，提升ORR动力学。通过原位同步辐射光谱、原位拉曼光谱和从头算分子动力学模拟，揭示了催化剂可实现*OOH中间体的快速O-O键断裂，突破了传统ORR路径中的速率限制步骤。目前，该催化剂在碱性/酸性介质中分别表现出0.926 V和0.828 V的高半波电位，优于商用Pt/C及多数已报道的M-N-C催化剂，并在10,000次循环后仅衰减17mV，展现出卓越的稳定性。在质子交换膜燃料电池测试中，其峰值功率密度达0.95 W cm-2，显示出良好的应用前景。这一重要成果揭示了自旋态调控在催化反应中的关键作用，也为设计高性能、高稳定性电催化剂提供了新的见解。太阳成集团tyc33455分析测试中心为数据采集和表征工作提供了重要支撑。
据悉，National Science Review（简称NSR）是由中国科学院主管、科学出版社主办的综合性英文学术期刊，连续七年入选中国最具国际影响力的学术期刊榜首。期刊旨在以多种形式全面反映国内外重大研究进展，尤其是重点报道中国具有代表性的科学研究进展，成为世界了解中国前沿科技突破和重要活动的国家级高端平台，被广泛认为是仅次于Nature和Science的顶级综合性期刊之一。NSR目前共有正副主编和评审组长14位，编委会团队由198名国际知名科学家组成，其中，中国科学院院士占比58%，国际编委占比37%。经过十余年的发展，NSR已成为中国顶级学术期刊的代表之一。
原文链接：Low-spin state design of highly active diatomic catalysts for oxygen reduction reaction | National Science Review | Oxford Academic
