尖晶石型催化剂是用于碱性析氧反应（OER）很有前途的阴极材料，具有低过电位和长期稳定性的特点。

近日，弗里茨·哈伯研究所Beatriz Roldan Cuenya比较了两个结构相同的Co₂FeO₄尖晶石，它们的化学计量比相同，但OER活性存在实质上的不同。

文章要点

1）研究发现，其中一个以亚稳态前催化剂状态为特征的样品快速达到其稳态最佳操作，而另一个最初更接近理想结晶尖晶石结构的样品从未达到这种状态，并且需要168 mV更高的电位来达到1 mA/cm²的电流密度。此外，增强的OER活性伴随着更大的耐腐蚀性。

2）研究人员通过各种非原位、准原位和operando方法，确定了催化活性与组成不均匀之间的相关性，从而导致在制备状态下连接晶态尖晶石结构域的X射线非晶态富Co²⁺的少数相。Operando X射线吸收光谱显示，这些富Co²⁺结构域在OER过程中转变为结构不同的富Co³⁺结构域。这些结构域似乎对增强OER动力学至关重要，同时表现出明显不同的氧化还原特性。

研究工作强调了从根本上洞察OER催化剂活性决定性质的方法的必要性，并提出了一个有前景的催化剂概念，其中稳定的晶体结构承载着无序和活性的催化剂相。

参考文献

Felix Thomas Haase, et al, Role of Nanoscale Inhomogeneities in Co₂FeO₄ Catalysts during the Oxygen Evolution Reaction, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c00850

https://doi.org/10.1021/jacs.2c00850