过渡金属氧化物因其低成本，储量丰富，优良的催化活性和在碱性电解质中高的耐蚀性，可用做析氧反应（OER）电催化剂，而备受关注。多阳离子基过渡金属氧化物具有金属阳离子工程的灵活性和优良的导电性，已用作新一代电化学OER催化剂。OER活性本质上取决于中间体与表面阳离子之间的氧结合能。在通常的设计中，人们会预先选择了具有预期电子构型的金属阳离子。然而，晶体结构中不可避免的缺陷会导致性能不可预测的变化，特别是对于表面上的催化反应而言。近日，美国陆军研究实验室Deryn Chu，Jiangtian Li等研究发现采用后操控策略通过双交换相互作用（DEI）调控尖晶石氧化物的电子结构可以优化其OER性能。作者通过在尖晶石NiCo₂O₄中构建纳米异质结和产生氧空位（V_O）的协同作用激发DEI。八面体配位的Ni和Co之间的DEI促使具有优良的OER性能的活性中心Co^（3-δ）+和Ni³⁺的生成。实验表明，多种协同效应使得该电催化剂具有出色的OER活性，达到10 mA/cm²的电流密度过电势为270±3 mV，Tafel斜率为39 mV/dec，这两者都是NiCo₂O₄基于纳米结构的最佳值，甚至优于IrO₂和RuO₂的性能。该工作提供了一种新颖的策略，可通过调节电子构型来使过渡金属氧化物具有更高的催化活性。

Jiangtian Li,* Deryn Chu*, et al. Boosted Oxygen Evolution Reactivity by Igniting Double Exchange Interaction in Spinel Oxides. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b10882

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10882