南航Angew.：打破铂系稀缺性限制，Co-N5超级结构为环保科技开辟广阔前景

主要观点总结

本文介绍了南京航空航天大学彭生杰教授团队在碳载过渡金属单原子催化剂方面的研究成果。该团队通过表面原子吸附-快速加热策略，成功制备了具有特定氮配位环境的单原子催化剂，其中Co-N5配位催化剂在氧还原反应和氧析出反应中表现出卓越的电催化性能。该研究为单原子催化剂的精准设计和清洁能源技术的发展提供了重要的理论和实践基础。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

清洁能源技术是应对当前环境挑战的有效方案，其中氧还原反应和氧析出反应催化剂在燃料电池、水分解和金属-空气电池等关键技术中扮演核心角色。基于铂和钌/铱的纳米材料是目前最先进的电催化剂，但其稀缺性限制了技术的普及，迫切需要开发出既高效又经济的替代品。

关键观点2: 研究方法

该研究采用了一种创新的表面原子吸附-快速加热策略，成功制备了碳载过渡金属单原子催化剂。该策略通过精确调控催化剂前驱体内的原子排布，避免了热解过程中的结构坍塌，实现了金属原子在四氮或五氮配位环境中的形成。

关键观点3: 研究成果

研究结果表明，Co-N5配位催化剂在电化学性能上具有明显的优势，具有高的起始电位、半波电位和活性。此外，该催化剂还展现出良好的稳定性和耐久性。在锌-空气电池中的应用实验表明，该催化剂显著提升了电池的性能，具有高峰值功率密度、大比容量和长期循环稳定性。

关键观点4: 研究意义

本研究为单原子催化剂的精准设计和清洁能源技术的发展提供了重要的理论和实践基础。此外，该研究还为先进催化剂的合理设计提供了启示，为未来清洁能源技术和可穿戴电子设备的应用提供了新的视角和技术支持。

关键观点5: 设备介绍

文中提到了焦耳热高温超快材料制备装置，该装置可实现毫秒级别升温和降温，极大地节约了科研时间，并且具有广泛的应用前景。设备可应用于能源催化材料、石墨烯等二维材料、高熵化合物、陶瓷材料等材料的超快速高质量制备。