探索用于析氧反应(OER)的高效催化剂对于水电解至关重要,具有合理活性的低成本过渡金属氧化物引起了人们的广泛关注。最近,人们认为OER反应物和产物的不同自旋构型会导致缓慢的反应动力学,具有磁极化通道的催化剂可以选择性地去除具有相反磁矩的电子,并在OER期间保持整体自旋,从而增强三重态氧分子的产生。近日,南洋理工大学Zhichuan J. Xu等人发现反铁磁反尖晶石氧化物LiCoVO4包含d7 Co2+离子,这些离子可以在活性八面体位点稳定存在,具有高自旋态S= 3/2(t2g5eg2)。在高自旋构型下,每个Co2+的理想磁矩为3 µB,从而使尖晶石的边缘共享的Co2+八面体被磁极化。密度泛函理论模拟结果表明,所研究的层状反铁磁LiCoVO4中含有磁性极化通道,自旋传导通道中每个过渡金属原子的平均磁矩(µave)约为2.66 µB。在OER过程中,这些通道能够增强自旋取向电子从反应物中选择性的去除,从而促进三重态氧分子的产生过程中适当磁矩的积累。此外,通过实验证明该报道的LiCoVO4具有优良的OER活性。
DOI: 10.1002/adma.201907976
https://doi.org/10.1002/adma.201907976