在减少人类活动碳足迹的全球承诺中，用绿色电力替代化石燃料具有根本意义。特别地，氢被认为是未来的能源载体。氢是一种零碳排放的燃料，由水电解器从间歇性可再生资源的剩余电力中产生，并由燃料电池根据需要就地发电。近年来，人们一直致力于了解水分解机理和改进电催化剂材料。尤其是，即使使用最先进的电催化剂如IrO₂，阳极反应即放氧反应（OER）也会受到动力学缓慢和明显的超电势的影响。绿氢技术的广泛商业化促使人们使用高活性，稳定且具有成本效益的电催化剂材料。钙钛矿型氧化物在碱性环境中具有优异从OER催化活性。尽管人们对钙钛矿在OER中的析氧反应机理和电化学贡献有着极大的兴趣和努力，但目前还没有统一的共识。

有鉴于此，保罗·谢尔研究所Emiliana Fabbri和Marisa Medarde等人，系统研究了PrBaCo₂O_5+δ族中钙钛矿晶格氧在析氧反应(OER)中的作用。

本文要点

1）仅使用一种材料（OER活性最高的钙钛矿之一）PrBaCo₂O₃（PBCO）有助于减少系统中化学和物理变量的数量。这种双钙钛矿因其能够适应多种氧空位的能力而广为人知，使其成为验证晶格氧空位对OER活性影响的理想选择。此外，在碱性环境下，PBCO纳米粉末的OER活性与电解质pH值呈线性关系，这通常被认为是LOER机理发生的指标。

2）尽管所有样品中存在相同的阳离子元素组成，但不同的氧化学计量会导致不同的固有局部和平均电子性质。诸如中子衍射，O边缘X射线吸收光谱（XAS），电子能量损失光谱（EELS），磁化和扫描透射电子显微镜（STEM）之类的深入表征研究有助于探索OER活性与单个钙钛矿性质（例如氧含量）之间的复杂相关性。

3）大量的氧空位似乎促进了OER，这可能与晶格氧的氧化机制有关，即晶格析氧反应(LOER)。此外，不仅空位的数量，而且空位在钙钛矿晶格中的局部排列也影响OER活性。

参考文献：

Emiliana Fabbri et al. Correlation between Oxygen Vacancies and Oxygen Evolution Reaction Activity for a Model Electrode: PrBaCo₂O_5+δ. Angew., 2021.

DOI: 10.1002/anie.202103151

https://doi.org/10.1002/anie.202103151