成果简介（300-500字）
运用液态聚丙烯腈作为碳源，合成了类石墨烯负载的MnFeN8双核原子对结构。MnFeN8双核原子对结构由MnN4和FeN4共同组成，球差透射电镜结果表明，Mn-Fe间距为0.3-0.4 nm，接近Mn和Fe原子的范德华半径之和，能够产生短程电子相互作用。变温磁化率实验以及高斯计算结果表明，与单独的MnN4和FeN4结构相比，MnFeN8双核原子对结构中自旋态发生明显变化。MnFeN8双核原子对结构中Fe中心位点的未成对电子数高于FeN4结构，说明Mn-Fe短程电子相互作用导致Fe中心位点转变为高自旋态。高自选态中Fe的dz2轨道为半满状态，符合Sabatier principle，有利于氧还原反应（ORR）过程中含氧物种的吸、脱附。MnFeN8双核原子对催化剂的碱性ORR性能优异，其半波电位达到0.918 V vs. RHE，优于商业Pt/C，并且具有优异的稳定性和耐久性。理论研究表明，其优异的催化性能来自于Mn-Fe短程电子相互作用优化了ORR过程的吉布斯自由能，且双金属位点结果有利于O-O键的断裂，促进ORR过程。此外，类石墨烯负载的MnFeN8双核原子对催化剂在工业化制备甲醇中有广泛的应用前景，能够显著提升煤催化制甲醇及水煤气催化制甲醇催化剂的选择性、催化活性及稳定性。
图1 类石墨烯负载的MnFeN8双核原子对催化剂的制备流程图及球差透射电镜表征结果
图2 类石墨烯负载的MnFeN8双核原子对催化剂的氧还原反应性能表征结果
技术创新
新型碱性氧还原反应催化剂，性能优于商业Pt/C催化剂。
专利情况
申请号（授权号）： 论文已在国际知名期刊《Nano Reserch》上发表：Modulating the Electronic Spin State by Constructing Dual-metal Atomic Pairs for Activating the Dynamic Site of Oxygen Reduction Reaction. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4979-x
市场前景及应用领域
催化性能优异，有望取代商业Pt/C催化剂；在煤制油、煤制甲醇、合成氨有重要的应用，能大幅度提高合成效率、降低合成成本。
合作方式：许可使用、股权投资、合作创办企业等技术合作方式，提供从项目策划至项目运行全套技术服务。
成果单位：深圳大学化学与环境工程学院
成果负责人：刘剑洪
联系电话：13902987715
电子邮箱：liujh@szu.edu.cn
科研概况