近日，田新龙教授团队在能源化学领域Top期刊《Journal of Materials Chemistry A》（IF=12.732）发表研究论文，论文题目为“Facile Fabrication of Single-Atom Catalysts by a Plasma-Etching Strategy for Oxygen Reduction Reaction”。论文利用新颖的等离子刻蚀方式实现了单原子催化剂的可控制备。2020级博士研究生饶鹏为论文第一作者，李静讲师、邓培林讲师和田新龙教授为共同通讯作者。

氢能是替代化石能源实现双碳目标的重要选择。截止2020年底，我国氢能消耗量已突破2500万吨，氢燃料电池汽车保有量为7355辆，已建成加氢站128座。《中国氢能产业发展报告2020》预计，到2050年，我国氢能占终端能源消费比例达10%，氢燃料电池汽车保有量3000万辆，氢气需求量6000万吨，我国将进入氢能社会。燃料电池作为氢能的一个重要应用场景，在氢能社会中扮演者举足轻重的地位。然而，燃料电池的广泛应用还面临一些短板和瓶颈，其中最重要的制约因素是燃料电池阴极侧缓慢的氧还原动力学性能。目前最优异的氧还原催化剂是Pt基催化剂，然而其低的储量和高昂的价格为燃料电池的商业化应用蒙上了阴影。因此，开发性能优异，低成本的无Pt催化剂是推动燃料电池应用的关键环节和有效途径。

田新龙教授团队报道了一种简便、高效和通用的等离子刻蚀策略，在多种载体上实现了单金属活性中心和双金属活性中心单原子催化剂的可控制备。所制备的Cu-SAC/NC催化剂在碱性电解质下展现出优异的氧还原活性和稳定性。此外，当所制备材料组装成膜电极应用于锌空气电池时，所组装电池展现出较高的峰值功率密度（175mW cm^-2）和优异的长时间放电能力。密度泛函理论（DFT）计算表明，与三个吡咯氮配位的铜原子中心位（Cu-po-N₃）是所制备的Cu-SAC/NC催化剂的高效活性位点。与此同时，第一性原理分子动力学（AIMD）计算也证实了Cu-po-N₃的强化学键使得Cu-SAC/NC催化剂具有出色的稳定性。

该工作得到了国家自然科学基金（21805104, 22109034, 22109035, 52164028, 62105083），海南省重点研发计划（ZDYF2020207，ZDYF2020037）和海南大学科研启动基金（KYQD(ZR)-20008, 20082, 20083, 20084, 21065, 21124, 21125）资助。

文章链接：https://doi.org/10.1039/D1TA09154A。