高活性析氧反应(OER)催化剂的合理设计对水电解的整体效率至关重要。OER反应物和产物的不同自旋状态是减慢OER动力学的因素之一。因此，自旋守恒在提高OER性能方面起着至关重要的作用。近日，新加坡南洋理工大学Zhichuan J. Xu等设计了铁磁(FM)-反铁磁(AFM) Fe₃O₄@Ni(OH)₂核壳催化剂。

本文要点：

1）该催化剂的界面FM-AFM耦合促进了自旋方向与FM核磁矩相反的电子的选择性去除，从而改善了OER动力学。

2）作者还发现壳厚度对于保持耦合效应增强OER至关重要。FM核的磁畴结构也起着关键作用。此外，使用多畴核，施加对齐磁畴的磁场，可优化电子传输过程。

3）作者观察到多畴核催化剂的OER活性显著增强。使用具有有序磁偶极子的单畴FM核心，即使没有施加磁场，也可以促进具有最小散射的自旋选择性电子传输。

该工作的新发现为高活性OER催化剂提供了新的设计原则。

Jingjie Ge, et al. Ferromagnetic–Antiferromagnetic Coupling Core–Shell Nanoparticles with Spin Conservation for Water Oxidation. Adv. Mater., 2021

DOI: 10.1002/adma.202101091

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202101091