氧还原反应（ORR）是许多可持续能源转换系统（例如燃料电池和金属-空气电池）的基石，但是ORR的动力学缓慢，这导致大的超电势和低的系统输出效率。长期以来，金属铂（Pt）被认为是ORR的最有效催化剂，但是由于其高成本和有限的自然丰度，阻碍了在实际设备中的大规模应用。因此，开发高催化活性和良好的耐久性的非Pt基ORR催化剂至关重要。近日，北京大学Ruqiang Zou团队通过MOFs衍生策略调节氮含量，成功地获得了高ORR性能的反钙钛矿结构Co3InC0.7N0.3纳米材料。实验发现，所获得的Co3InC0.7N0.3纳米材料的ORR性能超过了目前报道的所有不含贵金属的反钙钛矿结构材料，在起始电位（0.957 V，J = 0.1 mA cm-2）和半波电位（0.854 V）上甚至超过了大多数钙钛矿结构材料。作者将Co3InC0.7N0.3纳米材料用于OER和锌-空气电池，证明了其具有多功能的氧气催化活性。作者进一步通过DFT计算，首次揭示了在（200）反钙钛矿材料晶面上4e-解离的ORR途径。关于其自由能的详细比较研究表明，氮取代可以增强OH的解吸以及氢化，这是ORR性能增强的原因。该工作通过调整氮含量以获得材料最佳的反应自由能和性能，扩大了材料设计范围，并有望引起人们对反钙钛矿材料电催化剂的研究兴趣。
Hao Zhang, Wei Xia, Ruqiang Zou*, et al. Antiperovskite Intermetallic Nanoparticles for Enhanced Oxygen Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201911943
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201911943
