# FeCu-катализатор из одиночных атомов дал потенциал полуволны 0,88 В в реакции восстановления кислорода

- Опубликовано: 2026-11-06 04:15 UTC
- Раздел: Наука › Химия
- Теги: FeCu-катализатор из одиночных атомов, реакция восстановления кислорода, потенциал полуволны 0,88 В, катализатор Fe–N–C, спиновая поляризация, d-зона железа, цинк-воздушная батарея, замена Pt/C, Science China Chemistry
- Адрес: https://realtech.media/ru/news/rt-86fa3356555791b164190a26_fecu_katalizator_iz/

**В лабораторном исследовании атомы Cu рядом с центрами Fe в азотсодержащем углероде усилили спиновую поляризацию Fe; в цинк-воздушных батареях материал показал лучший разряд, чем Pt/C.**

![FeCu dual single-atom catalyst reaches 0.88 V half-wave potential for oxygen reduction in 0.1 M KOH](https://sgzwpqqelzmajkcubgkl.supabase.co/storage/v1/object/public/rt-media/2026/11/8eb88d72f0b4894f.jpg)
*huzu1959 from Saitama, Japan, Wikimedia Commons, CC BY 2.0*

Катализатор FeCu-NC на азотсодержащем углероде с двумя типами одиночных атомов и соседними центрами FeN4 и CuN4 описан в Science China Chemistry (DOI 10.1007/s11426-026-3509-x, dx.doi.org). В реакции восстановления кислорода (ORR) в 0,1 M KOH потенциал полуволны составил 0,88 В относительно обратимого водородного электрода [1]. По данным авторов, активность и стабильность при циклировании у него выше, чем у коммерческого Pt/C [1]. В испытаниях цинк-воздушных батарей FeCu-NC также показал лучшие разрядные характеристики, чем Pt/C [1].

## Почему понадобилась настройка центра Fe

ORR — ключевой катодный процесс в топливных элементах и металл-воздушных батареях, а медленная кинетика ограничивает эффективность преобразования энергии в этих устройствах. Одноатомные катализаторы Fe–N–C сочетают высокую степень использования атомов с настраиваемой локальной электронной структурой и считаются одной из самых перспективных альтернатив катализаторам на основе платины. Однако обычные центры FeN4 недостаточно адсорбируют и активируют O2, а сила адсорбции промежуточных продуктов ORR на них неблагоприятна. Поскольку электронная структура и спиновое состояние центра Fe определяют его взаимодействие с кислородными частицами, авторы занялись регулированием этого спинового состояния.

## Структура и механизм

Структурный анализ показал, что Fe и Cu диспергированы атомарно и образуют пространственно соседние координационные структуры Fe–N4 и Cu–N4 [1]. В этой конструкции атомы Cu служат электронными и спин-регулирующими элементами для активных центров Fe. Эксперименты и теоретические расчёты вместе подтвердили, что соседние атомы Cu заметно усиливают спиновую поляризацию на центрах Fe [1].

Изменение спинового состояния сдвигает d-зону Fe вверх и повышает плотность реакционноспособных состояний вблизи уровня Ферми [1]. Это усиливает взаимодействие Fe–O2, облегчает адсорбцию и первичную активацию O2 и ускоряет кинетику ORR [1]. Авторы описывают результат как стратегию регулирования спинового состояния в одноатомных катализаторах через соседние атомы и как описание связи между спином активного центра и активацией кислорода. Приведённые данные получены в лабораторных электрохимических измерениях и испытаниях цинк-воздушных батарей.

## Источники

1. [dx.doi.org](http://dx.doi.org/10.1007/s11426-026-3509-x)
2. [EurekAlert](https://www.eurekalert.org/news-releases/1150587)

---

Источник: RealTech, realtech.media — https://realtech.media/ru/news/rt-86fa3356555791b164190a26_fecu_katalizator_iz/