析氧反应（OER）是通过绿色手段分解水的逆电化学反应。提高OER的速率可以加快绿色制氢模式中的析氢反应（HER）动力学。

在这项工作中，贾瓦哈拉尔尼赫鲁高级科学研究中心Sebastian C. Peter将原子钴(Co)掺入Pd₂Ge金属间晶格有助于在Co取代的Pd₂Ge上操作生成CoO薄层，CoO表面层中的Co作为单个金属位点。因此，该催化剂被命名为Co₁−CoO-Pd₂Ge。

文章要点

1）高分辨率透射电子显微镜、X射线光电子能谱和X射线吸收光谱证实了CoO的存在，其中一些Co通过取代Pd₂Ge晶格中的Pd位点与Ge键合。CoO层在析氧反应(OER)中的作用已通过使用氩溅射选择性去除并在蚀刻催化剂上进行OER得到验证。

2）原位X射线吸收近边缘结构和扩展X射线吸收精细结构光谱表明，CoO在操作条件下转化为CoOOH(Co³⁺)，并通过核心Pd₂Ge晶格中的Pd原子实现更快的电荷转移。原位拉曼光谱描述了施加电势时CoOOH相的出现，并表明该相随着电势和时间的增加而稳定，不会转化为CoO₂。

3）密度泛函理论计算表明，Pd₂Ge晶格会引起CoO相的畸变，并在非磁性CoOOH系统中产生不成对的自旋，从而提高OER活性和耐久性。即使在电催化之后，自旋密度的存在也由电子顺磁共振波谱证实。因此，在合成过程中成功合成了金属间化合物支撑的CoO，并严格验证了金属间化合物Pd₂Ge核在增强电荷转移、产生自旋密度、提高电化学耐久性以及赋予薄CoOOH覆盖层机械稳定性方面所起的作用。人们已经探索了差示电化学质谱法来可视化反应开始期间氧气的瞬时产生。

参考文献

Soumi Mondal, et al, Distortion-Induced Interfacial Charge Transfer at Single Cobalt Atom Secured on Ordered Intermetallic Surface Enhances Pure Oxygen Production, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c09680

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09680