近日，菏泽校区（分院）在碳基双原子位点材料的可控制备及锌空气电池应用方面取得重要研究进展，在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区，TOP期刊，IF=13.4）上发表题为“Synergistic effect of Cu and Fe on Chitosan-Glutamic Acid Hydrogel for Green Synthesis of N doped carbon with CuFe Dual Atomic Clusters for Zn-air batteries”的研究论文。王金博士为第一作者，菏泽校区（分院）为唯一通讯单位。该研究得到了齐鲁工业大学（山东省科学院）科教产融合创新试点项目支持。
碳基双原子位点材料因其原子级分散的活性位点和协同效应而备受关注，但精确调控配位环境及抑制金属团聚仍具挑战。本研究以壳聚糖-谷氨酸水凝胶为基底，开发了一种氮掺杂多孔碳负载铜铁双原子簇（CuFe AC@NC）的绿色合成策略。水凝胶中的氨基/羟基/羧基基团实现了双金属均匀分散，并有效抑制热解过程中的团聚。实验与理论计算表明：铁元素诱导催化石墨化形成多级孔结构并提升氧还原反应活性，而铜元素通过调控电子态抑制铁团聚。优化后的CuFe AC@NC展现出优异的氧还原性能，基于该催化剂组装的锌空气电池具有1.470 V的高开路电压、806.2 mAh g-1的高比容量及稳定循环特性。该研究不仅为双金属位点催化剂设计提供了绿色合成策略，同时揭示了结构-性能关联机制，推动了低成本储能系统的发展。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161938
图1 CuFe AC@NC材料的原子级分布
图2 CuFe AC@NC材料的催化氧还原反应机理
