由MOF-5衍生的掺铁和氮的多孔碳催化剂具有三维结构，表现出优异的氧还原反应活性

《ACS Applied Engineering Materials》：Iron and Nitrogen-Doped Porous Carbon Catalysts Derived from MOF-5 with Three-Dimensional Structures Achieve High Oxygen Reduction Reactivity

铁氮共掺杂碳催化剂通过三维多孔结构（竹状碳纳米管与石墨烯纳米片复合）实现高活性位点密度和快速电荷传输，其Fe3C与Fe-N协同作用使氧还原性能接近Pt/C。0.1 mg cm-2负载量催化剂在锌空气电池中展现166.2 mW cm-2峰功率密度和952.7 Wh kg-1 Zn能量密度，兼具长循环稳定性（40000秒测试电流衰减仅7.6%）。

　　

掺铁和氮的碳（Fe–N/C）催化剂已被证明在促进氧还原反应方面非常有效，使其成为贵金属催化剂的有希望的替代品。多种因素，包括传输通道和活性位点的可用性，都会影响Fe–N/C的性能。通过改变前驱体的形态，合成了一种具有三维结构的Fe、N掺杂多孔碳（Fe/NPC）催化剂，该催化剂由一维竹状碳纳米管与二维石墨碳纳米片交织而成。石墨纳米片的高表面积提供了大量的活性位点，而碳纳米管则抑制了纳米片的堆叠，并促进了快速的电荷/质量传输。此外，Fe₃C和Fe–N_x位点之间的协同作用使其具有与Pt/C相当的氧还原活性，这凸显了其作为可行替代品的潜力。当Fe/NPC的负载量为0.1 mg cm^–2时，其半波电位为0.858 V。在40,000秒的恒定电压测试后，电流衰减仅为7.6%。将该催化剂集成到锌-空气电池中后，所得电池显示出166.2 mW cm^–2的峰值功率密度和952.7 Wh kg^–1 Zn的优异能量密度。