析氧反应(OER)是许多可持续能源转换系统的瓶颈，包括水分解技术。OER的动力学一般是缓慢的，除非使用贵金属基催化剂。钙钛矿氧化物已显示出作为这些昂贵材料的替代品的前景。然而，对于一些钙钛矿，包括SrMO_3−δ，速率限制步骤是质子转移。

有鉴于此，香港科技大学Francesco Ciucci教授等人，证明了钙钛矿与MoS₂的机械化学偶联可以促进OER和HER。

本文要点

1）钙钛矿B位元素的选择对于提高催化活性至关重要，因为该元素会影响OER动力学和与MoS₂形成界面的能力。此外，钙钛矿和MoS₂之间的密切接触对于协同作用至关重要。钙钛矿可以作为羟基受体，使MoS2的HER活性位点脱羟基，增强反应动力学。同时，二硫化钼使氧化物的表面去质子化，如果钙钛矿的OER质子转移受到限制，则会导致前所未有的活性改善。

2）研究发现，这种动力学限制可以通过将这些钙钛矿与MoS₂机械化学耦合来克服。通过研究SrMO_3−δ(M=Co、Fe、Ti)和MoS₂复合材料，研究了形成的异质界面在提高活性方面的作用。机械化学结合SrCoO_3−δ和MoS₂使OER的质量活性增加了10倍，Tafel斜率仅为37mVdec⁻¹。相比之下，将MoS₂与SrFeO_3−δ或SrTiO_3−δ相结合，这两种材料的OER不受质子转移的限制，不会导致性能的提高。

3）实验测量和第一性原理计算表明，MoS₂@SrCoO_3−δ异质界面上的MoS₂既是电子受体，也是质子受体，从而促进了钙钛矿的去质子化，从而产生了更快的OER动力学。首次证明了具有MoS₂的工程异质界面可以通过促进OH*的去质子化来提高钙钛矿的OER活性。应用这一策略，打开了增强OER活性的可能性，打破了线性比例关系。

总之，该工作为MoS₂和氧化物的杂化以促进OER开辟了新的途径，这可以推广到其他以质子传输为速率决定步骤的催化剂。

参考文献：

Antonino Curcio et al. Unlocking the Potential of Mechanochemical Coupling: Boosting the Oxygen Evolution Reaction by Mating Proton Acceptors with Electron Donors. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202008077

https://doi.org/10.1002/adfm.202008077