過渡金屬氮化物（TMNs）具有可調的電子和鍵合特性，在能量存儲和轉換方面具有巨大的應用潛力。基于此，鄭州大學胡俊華教授（通訊作者）等人報道了錨定在氮摻雜多孔碳上的新型富鐵氮化物納米顆粒(Co_xFe_1-x)₃N@NPC (0 ≤ x < 0.5)。證實了相變和電子自旋調控對氧電催化的協(xié)同作用。

本文通過中間相變過程形成了具有高分散性的(Co_xFe_1-x)₃N核殼結構，顯著抑制了金屬氮化物的粗化。Co摻入可以調節(jié)d帶電子自旋極化，而Fe^II的t_2g⁵e_g¹具有理想的電子填充，可增強內在活性。

其中(Co_0.17Fe_0.83)₃N@NPC的Co含量最佳，電子構型中e_g電子填充適中（t_2g⁵e_g¹），平衡了*O₂的吸附和*OH的加氫，提高了ORR/OER雙功能催化性能。此外，基于(Co_0.17Fe_0.83)₃N@NPC陰極組裝的液態(tài)和固態(tài)鋅空氣電池具有相當高的峰值功率密度和顯著的能量密度。

本文用X射線吸收光譜（XAS）證實了(Co_0.17Fe_0.83)₃N@NPC中Fe與Co的電子協(xié)同效應，主要是由Co摻雜到氮化鐵中的晶格畸變引起的。結合DFT計算得出，氮化物中Fe的Co取代調控了Fe位點的自旋電子構型，通過增加ORR中*OH的解吸，降低OER中從*O₂到*OOH的能壘，優(yōu)化了O中間體的化學吸附性能。

Synergistic Effects of Phase Transition and Electron-Spin Regulation on the Electrocatalysis Performance of Ternary Nitride. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202300623.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202300623.