杂阴离子材料表现出极大的结构多样性，具有可调的电学、磁学和光学性质，为材料设计提供了巨大的机会。在这一材料家族中，钙钛矿型氧化物氮化物将具有不同尺寸、电负性和电荷的富含地球的氮融入氧化物中，从而实现了一种独特的方法来调节金属阴离子共价性和金属阳离子电子态的能量，实现了钙钛矿型氧化物可能无法获得的功能，而钙钛矿型氧化物被广泛用作电催化剂。然而，由于与N配位或处于高价态的后过渡金属的热稳定性较差，直接获得此类材料极具挑战性。

近日，美国西北大学Linsey C. Seitz制备了第一个具有优异HER电催化活性的含贵金属氧化物钙钛矿型电催化剂SrW_xIr_1−x(O,N)_3−δ（SWION）。

文章要点

1）研究人员采用一系列表征技术，包括X射线衍射（XRD）、高分辨率透射电子显微镜、X射线吸收光谱（XAS）、X射线荧光（XRF）和X射线光电子能谱（XPS），证实铱成功结合到钙钛矿氧氮化物晶格中，并发现与氧和氮阴离子的独特原子配位，以及阴离子空位的形成。

2）对照实验表明，SWION催化剂的高HER活性来源于这些掺入的铱位点。得益于这种独特的催化剂结构和组成，SWION在0.5 M H₂SO₄中仅需要8 mV的过电位即可达到10 mA/cm²_geo (0.50 mg/cm²催化剂负载量，约12.0 μg_Ir/cm² 的Ir负载量)，并且表现出比商业Pt/C催化剂高4.5倍的质量活性。

这项工作为钙钛矿氮氧化物提供了新的设计原则，并为新的高性能电催化剂材料家族开辟了研究途径。

参考文献

Bingzhang Lu, et al, Iridium-Incorporated Strontium Tungsten Oxynitride Perovskite for Efficient Acidic Hydrogen Evolution, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c03617

https://doi.org/10.1021/jacs.2c03617