सल्फर कार्यक्षमता को नियंत्रित रूप से शामिल करके Fe‐N4 स्थलों के ऑक्सीजन कमी को बढ़ाने के लिए एक बहुपरकारी दृष्टिकोण

संक्षेप में, यह कहा जा सकता है कि कार्बन सामग्री पर परमाणु स्तर पर वितरित Fe‐N4 (Fe‐NC) ऑक्सीजन कमी प्रतिक्रिया (ORR) के लिए अपार संभावनाएँ रखती हैं, लेकिन कात्तलिक प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए Fe के इलेक्ट्रॉनिक संरचना पर सटीक नियंत्रण और कात्तलिक तंत्र की पूर्ण समझ अभी भी दूर है। इस अध्ययन में, S‐डोप सामग्री और प्रजातियों (विशेष रूप से, थायोफिन- जैसी S और ऑक्सीकृत S) को नियंत्रित करके एक नई दृष्टिकोण तैयार की गई है जिससे कि एकल Fe‐N4 केंद्रों की गतिशील गतिविधि को बढ़ाया जा सके। संकुचन और कात्तलिसिस प्रभाव के कारण, Mg(OH)2 टेम्पलेट को KOH सक्रियण के साथ मिलाने की नवाचारी रणनीति प्राथमिकता के साथ ऑक्सीकृत S उत्पन्न करती है और एक ही समय में उच्च Fe लोडिंग (2.93 wt%) और श्रेणीबद्ध छिद्रों के साथ छिद्रित कार्बन का निर्माण करती है। सैद्धांतिक गणनाएँ सुझाती हैं कि पड़ोसी S कार्यक्षमताएँ Fe‐N4 स्थलों की इलेक्ट्रॉनिक स्थापना को प्रभावित कर सकती हैं और Fe परमाणुओं के चारों ओर इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ा सकती हैं, जिससे मध्यवर्ती पदार्थों के अवशोषण ऊर्जा का अनुकूलन कर सकते हैं और प्रतिक्रिया की गतियों को पर्याप्त रूप से तेज कर सकते हैं। ये परिणाम इस प्रवृत्ति का पालन करते हैं: ऑक्सीकृत S डोप > थायोफिन-जैसा S डोप > प्रशांत Fe‐N4। Fe‐N4 स्थलों की उच्च गतिविधि और पहुंच के लाभ से, आदर्श FeNC‐SN‐2 इलेक्ट्रोड प्रभावशाली ORR गतिविधि प्रदर्शित करता है जबकि Zn-हवा बैटरियों और सूक्ष्म जीवों द्वारा ईंधन कोशिकाओं में उत्कृष्ट durability बनाए रखता है। यह कार्य विभिन्न उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए हेटेरोएटम-डोपिंग के साथ स्थिर एकल-परमाणु धातु-Nx स्थलों को तैयार करने का मार्ग प्रशस्त करता है।