综述：非贵金属-氮-碳配位环境工程的解码：从微观结构到氧电催化性能

这篇综述系统探讨了非贵金属-氮-碳（M-N-C）催化剂在氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）中的性能优化策略，重点分析了通过金属位点调控、配位数工程、非金属原子掺杂和碳载体设计等四种策略精准调控M-N4活性中心的配位环境，以协同优化几何构型与电子结构，从而突破催化效率瓶颈，为清洁能源技术（如金属-空气电池和燃料电池）的发展提供理论参考。

　　

ORR和OER机制

氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）是金属-空气电池和燃料电池的核心反应，但其多步电子转移过程导致反应能垒较高。ORR在酸性或碱性电解质中通过OOH中间体的缔合机制或O₂的直接解离机制进行，而OER涉及OH、O和OOH等关键中间体的吸附/脱附过程。两者的效率受催化剂对中间体吸附强度的直接影响，遵循Sabatier原理——过强或过弱的吸附均会限制催化活性。

配位环境调控策略

传统M-N₄活性中心因对称电荷分布难以优化氧中间体的吸附能。通过以下策略可突破这一限制：

1. 金属位点调控：单金属（如Fe、Co）、双金属（如Fe-Co）及三金属体系通过电子协同效应调节d带中心，优化中间体吸附；
2. 配位数工程：减少配位数（如M-N₃）可打破对称性，增强金属位点电子离域；
3. 非金属原子掺杂：引入B、P、S等杂原子调控第一或第二配位壳层，改变电荷分布；
4. 碳载体设计：缺陷工程（如空位、边缘位点）和几何结构（如多孔、层状）调控电子传导路径。

结论与展望

当前研究面临配位环境精准调控难度大、结构-活性关系不明确等挑战。未来需结合原位表征和理论计算，揭示动态反应机制，并拓展M-N-C在钠硫电池等新兴领域的应用。通过多策略协同设计，有望实现高效、低成本的氧电催化材料定向构筑。

（注：全文严格基于原文内容缩编，专业术语如M-N₄、ORR/OER等均保留原文格式，未添加非原文信息。）