电化学水分解是大规模储能和转化的一种很有前景的方法。水分解中析氧反应（OER）缓慢的四电子动力学成为制约电催化效率的瓶颈。因此，开发用于 OER 的高效电化学催化剂至关重要。基于实验数据的火山形状，已经提出了许多影响表面活性位点上四电子电荷转移的描述符。然而，在OER过程中，催化剂的电子结构将发生变化。因此，确定催化剂的实际活性位点仍然是理解和开发高效OER催化剂所面临的一大挑战。协同效应的概念被广泛用于解释电化学反应，包括 OER、HER、CO₂RR、和电池。然而，协同效应并没有得到适当的描述，而且常常被误解。从结构设计的角度来看，协同效应可以通过界面工程发生，如金属间化合物/界面、结构有序的多金属化合物、核壳纳米颗粒、异质结构和杂化电催化剂。然而，在这些体系中，活性位点的协同效应仅局限于晶界或相界面。目前，原位/operando表征技术作为一种强有力的工具，被广泛应用于阐明催化剂的实际活性位点以及OER的机理。

有鉴于此，中国科学院上海应用物理研究所张林娟、王建强和马克斯 · 普朗克固体化学物理研究所Zhiwei Hu等人，采用原位/operando实验和理论相结合的方法，研究了有序OER活性Co和Ir离子在Sr₂CoIrO_6−δ中的催化机理。

本文要点

1）重点研究了双钙钛矿Sr₂CoIrO_6−δ催化剂，其中Co和Ir离子均为OER活性离子，且在三维结构上呈有序排列，因此该材料是评价协同效应的合适结构模型。

2）该催化剂在碱性溶液中确实表现出了优异的OER性能，即在电流密度为10 mA cm^-2时超低过电位为210 mV，在钙钛矿基固体催化剂中性能最高。

3）观察到，在OER过程中，随着施加电压的增加，Ir⁴⁺和Co³⁺离子分别逐渐转变为高价Ir^5+/6+和Co⁴⁺态，而密度泛函理论计算揭示了Sr₂CoIrO_6−δ与钙钛矿SrCoO₃和SrIrO₃相比，通过角共享Co-O-Ir网络实现协同增强OER活性的明确机制。

总之，该工作为通过合理排列催化剂中的多活性位点来克服OER水分解瓶颈的迟缓动力学开辟了一条有希望的途径。

参考文献：

Lili Li, et al. In Situ/Operando Capturing Unusual Ir⁶⁺ Facilitating Ultrafast Electrocatalytic Water Oxidation. Advanced Functional Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adfm.202104746

https://doi.org/10.1002/adfm.202104746