التفكيك المباشر للأكسجين من خلال تحسين المسافات بين الذرات في المحفزات الكهربائية المزدوجة ذات الذرة الواحدة لتحقيق تفاعل اختزال الأكسجين بكفاءة

تفاعل اختزال الأكسجين (ORR) على المحفزات ذات الذرة الواحدة الانتقالية (SACs) مستدام في أجهزة تحويل الطاقة. ومع ذلك، فإن التصنيع القابل للتحكم ذريًا لمواقع الذرة الواحدة وحركية تفاعل ORR البطيئة لا تزال تمثل تحديًا. هنا، نسرع من حركية تفاعل ORR الحمضي من خلال مسار تفكيك O-O المباشر باستخدام استراتيجية مساعدة من ligands ثنائية الوظيفة للسيطرة المسبقة على مسافة ذرات المعادن المختلفة. بشكل ملموس، أظهرت الأزواج الثنائية للمغنيسيوم والحديد (Fe-Zn) التي تم تحضيرها على ركيزات الكربون أداءً متميزًا في تفاعل ORR مع جهد نصف موجة عالٍ جدًا قدره 0.86 فولت مقابل RHE في إلكتروليت حمضي. أكدت الأدلة التجريبية وحسابات نظرية الكثافة الوظيفية أن الأزواج الثنائية للحديد والزنك (Fe-Zn) ذات نطاق مسافة محدد يبلغ حوالي 3 Å، والذي يعد مفتاح نشاطها العالي جدًا، ومتوسط ​​التفاعل بين المواقع النشطة الثنائية الذرية المختلفة وجزيئات الأكسجين. توفر هذه الدراسة رؤى جديدة حول تصنيع SACs القابلة للتحكم ذريًا وتعالج القيود التي يفرضها آلية التفكك في تفاعل ORR.