多金属中心间的电子结构调控是设计高效催化剂的关键。目前，大多数研究都集中在通过其他d区金属来调节3d过渡金属活性离子，而很少有利用f区金属的研究。

近日，中国科学院上海应用物理研究所张林娟，Jian-Qiang Wang，德国马克斯·普朗克固体化学物理研究所Zhiwei Hu报道了一种具有独特的边缘共享CoO₆和UO₆八面体的UCoO₄，作为5f共价化合物的一个独特例子，由于U 5f−O 2p−Co 3d网络的存在，UCoO₄表现出出色的电催化析氧反应（OER）活性。

文章要点

1）在UCoO₄中，初始Co和U离子分别以Co²⁺和U⁶⁺价态存在，并具有Co−O−U网络的全有序排列。

2）电化学测试表明，在电流密度为10 mA cm^-2时，UCoO₄催化剂在1 M KOH溶液中表现出−250 mV的较低过电位，是迄今为止所报道的一元钴氧化物中最高的OER活性。

3）X射线吸收光谱表明，原始UCoO₄中的Co²⁺离子转化为高价Co^3+/4+，而U⁶⁺在OER过程中保持不变，表明只有Co是活性中心。此外，由于UCoO₄中U⁶⁺的高价态，U-M_4,5显示出较强的U 5f和O 2p共价。进一步的密度泛函理论（DFT）计算表明，在U 5f−O 2p−Co 3d网络中，U⁶⁺-5f共价协同增强了Co^3+/4+的OER活性。

本研究为通过独特的5f参与实现电子结构操纵开辟了新的途径。

参考文献

Xiao Lin, et al, 5f Covalency Synergistically Boosting Oxygen Evolution of UCoO₄ Catalyst, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c10311

https://doi.org/10.1021/jacs.1c10311