双金属钴基尖晶石因其具有双功能催化性能引起了研究者们的极大兴趣。然而，对于Fe³⁺掺杂在Co₃O₄尖晶石中的影响仍然知之甚少，主要是因为催化剂的表面状态难以捕获。

纽卡斯尔大学马天翼和Zhao-Qing Liu团队将杂化尖晶石Co₂FeO₄/(Co_0.72Fe_0.28)Td(Co_1.28Fe_0.72)OctO₄纳米颗粒生长在N掺杂碳纳米管（NCNT）上，并将其作为双功能电极。该杂化尖晶石具有丰富的共边[Co_1/2Fe_1/2O₆]八面体单元，可有效影响Co³⁺ Oct的化学环境。由Fe-Co取代引起的Co-O键长度变化也可以影响键的共价。研究者采用通过操纵其电子自旋状态来激活Co³⁺ Oct离子，尖晶石Co₃O₄中Co³⁺ Oct的电子构型可以通过置换Fe³⁺ Oct/Td来调节。理论计算和磁测量表明，Co 3d电子离域和自旋态跃迁导致Fe-阳离子引入到Co₃O₄中。相邻的Fe³⁺在自旋和电荷作用下均能有效激活Co³⁺，从而提高了杂化尖晶石Co₂FeO₄的固有氧催化活性。此外，NCNT由于其高导电性，大表面积和固有柔韧性，可以作为金属氧化物的理想导电基底。将碳材料与活性杂化尖晶石偶联，得到的Co₂FeO₄/NCNT显示出优异的催化性能，使其有希望用作锌空气电池中的双功能电催化剂。

Zhao-Qing Liu, Xiao-Tong Wang, Ting Ouyang, Ling Wang, Jia-Huan Zhong, Tianyi Ma, Redox‐Inert Fe3+ in Octahedral Sites of Co‐Fe Spinel Oxides with Enhanced Oxygen Catalytic Activity for Rechargeable Zn‐Air Batteries, Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI：10.1002/anie.201907595

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201907595