由于高能量转换效率和环保特性，聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）在汽车和其他装置中具有潜力。然而，铂（Pt）作为催化阴极氧还原反应（ORR）的主要元素，其成本是PEMFC电力系统的主要成本负担。考虑到功率密度是影响PEMFC车辆成本的关键因素，具有ORR催化性能的Pt基催化剂的非替代物是实现PEMFC广泛应用的挑战。假定碱性环境更有利于Pt取代，银、过渡金属氧化物、金属氮碳（MNC）材料（M = Co，Fe，Ni，Mn等）和无金属氮碳材料已经实现了比商业Pt / C更优异的催化性能。由于酸性PEMFC具有比碱性PEMFC更好的功率密度和稳定性，更接近于大规模工业化，在酸性电解质中开发替代Pt基催化剂材料是汽车实现零排放有前途的途径。

     近日，本课题组与中科大吴宇恩教授课题组合作，构建了含有卟啉样Fe-Co双重位点（Fe，Co）/ N-C的中空碳衍生材料的主客体设计，成功合成了一种在N掺杂多孔碳上嵌入Fe-Co双重位点的电催化剂，并比较了其和商业Pt/C在O₂饱和的0.1M HClO₄溶液中的ORR活性。Co节点（主体）与吸附的Fe离子（客体）在有限的金属有机框架（MOF）内键合。Zn /Co双金属（MOF）由Co ²⁺和Zn ²⁺配位形成类似方钠石和2-甲基咪唑（ZIF-8结构）构成，其作为主体，将FeCl₃分子包封在腔内。为了缓解由ZIF窄孔径引起的扩散阻力，实验采用双溶剂方法将铁盐全部固定在MOF孔内。该催化剂在酸性电解质中展示了氧还原反应的活性。相关成果以题为“Design of N-Coordinated Dual-Metal Sites: A Stable and Active Pt-Free Catalyst for Acidic Oxygen Reduction Reaction”发表在了Journal of the American Chemical Society上，吴宇恩教授和常春然副教授为本论文的共同通讯。