主要观点总结
本文综述报道了关于单原子催化剂在聚合物电解质燃料电池中的最新研究进展，特别是针对不含贵金属的ORR催化剂。文章重点介绍了原子分散的氮配位单原子位点（M-N-C）作为前景最广阔的非贵金属ORR催化剂。作者详细讨论了活性位点的结构、影响催化活性位点性能和稳定性的关键因素，并提出了从原子尺度、介观尺寸、纳米尺寸进行控制的催化剂设计理念。文章还涉及了催化剂设计的理性方法、活性位点的性质以及吸附/脱附能量的理解、催化剂的形貌优化、稳定性问题以及解决均衡问题的策略等关键内容。
关键观点总结
关键观点1: 文章概述了单原子催化剂在聚合物电解质燃料电池中的研究现状和发展前景。
重点介绍了不含贵金属的ORR催化剂，特别是M-N-C催化剂。
关键观点2: 详细介绍了活性位点的结构。
包括Fe-N-C催化剂的位点结构图和局部原子结构和配位环境，以及如何通过氮配位调节催化活性和稳定性。
关键观点3: 讨论了改善M-N-C催化剂本征活性的策略。
包括调节局部碳结构、设计双金属位点或多金属位点、增加位点密度等。
关键观点4: 强调了催化剂稳定性的重要性。
讨论了催化剂衰减的机理和增强Fe-N-C催化剂稳定性的方法。
关键观点5: 探讨了催化活性与稳定性之间的均衡问题。
提出了调控氮配位和局部结构以增强稳定性的策略，以及解决均衡问题的方法。
文章预览
Nature Rev Mater最新单原子催化剂 总结 第一作者：纽约州立大学布法罗分校武刚教授 通讯作者：Piotr Zelenay教授 通讯作者单位：洛斯阿拉莫斯国家实验室 以干净且符合可持续发展前景的氢能作为燃料构筑聚合物电解质燃料电池是具有前景的清洁交通技术。但是，由于需要使用大量的铂族贵金属催化剂用于解决还原的ORR反应，因此聚合物电解质燃料电池通常价格高昂。人们认为解决催化剂问题最合理的方法是使用不含贵金属且性能与铂族贵金属类似/更高的催化剂。自从2000年，人们提出了各种各样的不含贵金属电催化剂。但是其中性能最好的催化剂仍无法达到实际所需的要求。 探索催化剂的过程中通常严重的依靠经验性而不是理性的催化剂设计。有鉴于此， 纽约州立大学布法罗分校武刚教授、洛斯阿拉莫斯国家实验室Piotr Zelenay 综述报道目前前景最广
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