近日，重质油全国重点实验室胡涵教授联合新能源学院吴明铂教授、上海光源李丽娜研究员、利物浦约翰摩尔斯大学Alistair J Fielding博士等在国际顶级期刊《National Science Review》上发表题为“Spin regulated Fe-N-C catalyst enabled by adjusting coordination nitrogn species for robust oxygen reduction”的研究论文。论文第一作者为我院博士研究生王宁，通讯作者为胡涵教授。该研究工作得到国家自然科学基金、山东省创新发展联合基金等项目支持。
氧还原反应（ORR）是新能源存储与转化的核心反应之一，因涉及多电子转移导致反应动力学缓慢。尽管贵金属Pt/C催化剂具有优异的ORR活性，但原料高昂的价格以及稀缺性极大限制了Pt/C催化剂的应用。近年来，以Fe-N-C为代表的单原子催化剂被认为是Pt/C催化剂的有效替代方案，但其性能相对于Pt/C仍有较大差距。ORR具有自旋依赖性，Fe-N-C催化剂自旋态影响其历程。胡涵教授团队通过理论计算阐明了氮物种对Fe-N-C催化剂自旋态的影响规律，揭示了石墨氮对自旋态的调控机制及对ORR活性的提升作用。基于此，团队开发了一种简单、高效的氮物种辅助Fe-N-C催化剂自旋调控策略，通过调控催化中本征氮物种构型实现了对催化剂活性中心由低自旋态向高自旋态的转变，从而优化了氧分子吸附解离能垒，显著提高了催化剂的活性及稳定性。这一催化剂被成功用于构建高性能的锌-空电池，并实现了对手机等数码产品的快速充电。
《National Science Review》（国家科学评论，NSR）是中国科学院主管、科学出版社主办的英文综合性学术期刊，创刊于2014年，由牛津大学出版社全球发行。作为中国首个自然科学领域综合性权威期刊，NSR聚焦全球重大科学进展，涵盖物理、化学、材料、能源、生命科学等多学科交叉研究，位列全球多学科综合类期刊前5%。其编委会由海内外顶尖科学家组成，以遴选具有突破性、战略意义的科研成果为特色，被誉为中国科学界的国际名片。该期刊目前被SCI、EI、MEDLINE等国际知名数据库收录，连续七年入选中国最具国际影响力学术期刊榜首。
论文链接：https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaf061/8026898
