近日，田新龙教授团队在中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊《eScience》发表研究论文，论文题目为“Single Atomic Cobalt Catalysts for Efficient Oxygen Reduction Reaction”。化工学院博士研究生饶鹏为论文第一作者，田新龙教授为通讯作者。

清洁能源是人类永恒的追求，不仅能推动和实现中国经济、社会和生态可持续发展，还将助力中国实现碳达峰碳中和目标，具有重大战略意义。大力推动清洁能源利用是我国实现绿色发展的必由之路。燃料电池、金属空气电池等新型能源体系作为清洁能源的重要组成部分，对于推动清洁能源应用发展起着举足轻重的地位。然而，目前上述能源体系的广泛应用还面临着一些短板和瓶颈，其中最重要的制约因素是阴极侧缓慢的氧还原动力学性能。贵金属Pt基催化剂被认为是目前最优异的氧还原催化剂，显著提高了燃料电池和金属空气电池的性能。然而其高昂的价格和较低的储量为燃料电池和金属空气电池的进一步商业化应用蒙上了阴影。因此，开发价格低廉、性能优异的非贵金属催化剂是推动新型能源体系应用的关键环节和有效途径。

田新龙教授团队通过“等离子轰炸”策略设计了锚定在氮掺杂碳（NC）上负载的Co单原子催化剂（Co-SAC/NC）。Co-SAC/NC的Co单原子的载量高达2.5 wt%，这为其在碱性电解质中具有强大的ORR性能提供了重要的保障。当其用作锌空气电池（ZAB）的空气阴极催化剂时，它同样表现出了出色的电池性能。理论计算表明，Co-N₄部分在ORR过程中经历了“拉出回收”结构演化，其ORR活性的决速步主要是OOH*的形成。这项工作为设计用于高性能ZAB和其他能量转换装置的优异ORR催化剂提供了一种新策略。

该工作得到了国家自然科学基金（22109034, 22109035, 52164028, 62105083），海南省重点研发计划（ZDYF2021GXJS207,ZDYF2020207,ZDYF2020037），海南省博士后科学基金（RZ2100007123）和永利集团科研启动基金（KYQD(ZR)-20008, 20082, 20083, 20084, 21065,21124,21125）资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.esci.2022.05.004