以原子级分散Fe-N4为活性位的铁-氮-碳(Fe−N−C)氧还原(ORR)催化剂有望替代贵金属铂用于燃料电池及金属空气电池等能源器件，近年来受到了研究者的广泛关注和深入研究。得益于原位亚硝酸盐特异性吸脱附测定Fe单原子数量探针技术的发展，我们能够将ORR的总活性(mass activity, j_m)解耦为单原子位点密度(site density, SD)和本征活性(turnover frequency, TOF)。因此，SD和TOF是Fe−N−C催化剂的两个重要活性描述符，为进一步提高Fe−N−C催化剂ORR性能提供了明确方向。然而，现有关于Fe−N−C催化剂的性能提升策略，大多仅关注SD或者TOF，部分策略还存在SD和TOF间的此消彼长问题，限制了该类催化剂表观活性的进一步提升。因此，亟需发展能够同时提高Fe−N−C催化剂SD和TOF的合成策略。

近日，湖南大学的费慧龙教授团队，报道了一种基于碘化铵(NH₄I)工程的二合一改性策略，实现了Fe−N−C催化剂SD和TOF的双重提升，使其展现出优异的ORR表观活性。

通过原位亚硝酸盐特异性吸脱附测定方法，作者测定了NH₄I处理前后的Fe−N−C催化剂的位点密度，并以此进一步计算了催化剂的TOF数值。得益于NH₄I高温分解所产生氨气的刻蚀作用， NH₄I处理后的Fe−N−C催化剂的SD增加了两倍，为2.15×10¹⁹ sites g⁻¹，丰富的孔道结构同时增加了单原子的利用率。此外，NH₄I高温分解产生的活性碘物种，以C−I的形式掺入碳载体，通过远程诱导作用调控了中心金属Fe的电子结构，降低了其氧化态，进而增强其本征活性，其TOF值增加了三倍，为3.71 electrons site⁻¹ s⁻¹。

进一步的，作者评估了经NH₄I处理的Fe−N−C催化剂在碱性和酸性条件下的ORR活性，结果表明在碱性条件下，催化剂的半波电位高达0.924 V, 塔菲尔斜率为52.08 mV dec⁻¹; 在0.85 V的电位下，其动力学电流密度高达118.76 mA cm⁻²。以该催化剂作为阴极所组装的锌-空电池表现出优异的性能，功率密度达到249.1 mW cm⁻²。

总而言之，该工作发展了基于NH₄I工程的二合一策略，同时优化了Fe−N−C催化剂的电子结构和多孔结构，进而实现了SD和TOF的双重提升，使得Fe−N−C催化剂展现出优异的ORR活性。此外，该策略具有良好的普适性，其在Co−N−C和Mn−N−C中同样具有类似的效果，这为其它高性能电催化剂的理性设计与合成提供了思路。