锰氧化物的结构退化导致其在长循环周期内电催化活性不稳定的原因。

近日，同济大学马吉伟教授，黄云辉教授，德国马克斯·普朗克固体化学物理研究所Zhiwei Hu报道了通过在具有O3结构的层状Li₂MnO₃上进行质子交换来克服这一障碍，构建了具有P3型结构的质子化Li_2-xH_xMnO_3-n。这种质子化催化剂与以往报道的高性价比锰基氧化物相比，具有较高的氧还原反应活性和良好的稳定性。

文章要点

1）组态相互作用和密度泛函理论（DFT）计算表明，得益于H取代Li，具有Mn^3.7+价态的Li_2-xH_xMnO₃-n具有很少的不稳定O 2p空穴，同时减小了层间距离。前者负责结构的稳定性，后者负责高输运特性，从而有利于提高活性。

2）这种优化电荷态以减少不稳定的O 2p空穴，优化晶体结构以减少反应途径，是合理设计电催化剂的有效策略，并有望推广到多种层状含碱金属的氧化物。

参考文献

Zhong, X., Oubla, M., Wang, X. et al. Boosting oxygen reduction activity and enhancing stability through structural transformation of layered lithium manganese oxide. Nat Commun 12, 3136 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-23430-3

https://doi.org/10.1038/s41467-021-23430-3