对新兴金属材料的形貌和电子性质同时进行工程设计是提高其作为氧还原反应（ORR）电催化剂性能的有效策略。在钯（Pd）金属中同时引入纳米孔结构和稳定的原子掺杂剂，可以提高Pd金属烯电催化活性和稳定性。因此，还需要深入了解复杂的中间体吸附过程。
近日，江南大学Shuanglong Lu、Mingliang Du，中科院宁波材料所Qiuju Zhang报道了开发出了一种Fe掺杂的超薄多孔Pd金属烯（Fe-Pd UPM），它由几个原子层组成，其中内层轻微掺杂的Fe原子以调节金属烯的电子态。
本文要点
要点1. 得益于其形貌特征、多孔结构和稳定的内层Fe掺杂，在碱性溶液中，Fe-Pd UPM表现出优异的ORR活性，在0.9 V（vs.RHE）下的质量活性为0.736 A mgPd−1，分别是商用Pt/C和商用Pd/C的6.29倍和10.08倍。此外，Fe-Pd UPM具有显著提高的稳定性，10000次循环后活性损失仅为5.1%，远低于商用催化剂和Pd金属烯。
要点2. 密度泛函理论（DFT）计算表明，内掺Fe层比表面层的形成能相对较小。此外，计算表明，Fe-Pd UPM ORR活性主要是由于内层中存在微量的Fe掺杂而增强，这促进了H*和O*反应生成OH*。这项工作强调了合理设计和合成在清洁和可再生能源应用中有前途的电催化纳米催化剂的重要性。Shaoda Huang, et al, Sublayer Stable Fe Dopant in Porous Pd Metallene Boosts Oxygen Reduction Reaction, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.1c07574https://doi.org/10.1021/acsnano.1c07574
