设计活性高、稳定性好的析氧（OER）催化剂对提高各种能量转换装置的性能具有重要意义。

近日，兰州大学席聘贤教授，Li An，香港理工大学黄勃龙教授报道了一类不破坏(Co)_tet(Co₂)_octO₄正常尖晶石结构的镍/锰（Ni/Mn）取代的(Co)_tet(Co₂)_octO₄（其中tet表示四面体位置，“oct”表示八面体位置）尖晶石氧化物纳米片(NSs)。

文章要点

1）优化后的(Ni，Mn)-(Co)_tet(Co₂)_octO₄ NSs具有最大的Co2+/Co3+比、最低的钴价态、最小的e_g在八面体中的占有率以及Mn_oct、Ni_oct和Ni_net的几何位置，在10 mA cm⁻²时具有最佳的初始OER活性，过电位为281.6 mV。此外，Ni/Mn替代有助于构建缺氧表面，从而改善表面环境，从而促进晶格氧通过去耦合的质子-电子转移过程参与表面反应。

2）这种重建的表面可以保护内部结构不被进一步氧化，以在随后的循环中保持稳定。表面重建后活化的(Act)-(Ni，Mn)-(Co)_tet(Co₂)_octO₄ NSs具有与原始NSs相似的OER活性，分别在10 mA cm^-2、50 mA cm^-2、甚至100 mA cm^-2下稳定100 h。

3）密度泛函理论（DFT）计算证实，Ni和Mn的加入不仅通过激活O位提高了(Ni，Mn)-(Co)_tet(Co₂)_octO₄ NSS的电活性，而且通过Mn 3d轨道保证了长期的稳定性。边缘的低配位Ni位是高电活性区域，而Mn 3d轨道主要保证了Co和Ni位的强健电子结构，从而实现了高效的OER性能。

电活性和稳定性之间的最佳平衡导致了显著的OER性能，为设计理想的电催化剂提供了关键的指导方针，并激发了更多的工作来关注各个占位组分的动态变化。

参考文献

Li An, et al, Balancing Activity and Stability in Spinel Cobalt Oxides through Geometrical Sites Occupation towards Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202214600

DOI: 10.1002/anie.202214600

https://doi.org/10.1002/anie.202214600