Jahn-Teller活性过渡金属氧化物的界面化学反应未得到广泛关注，此类材料通常会导致氧化物产生不可调控的晶相转变。尤其是Jahn-Teller活性氧化物中的过渡金属离子有较大的趋势发生溶解、副反应等过程，因此在多种电催化反应过程中，比如Li离子电池中会发生性能衰减，有鉴于此，德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram等报道了电子结构导致的不稳定对八面体晶体场中的John-Teller扭曲导致金属元素歧化、晶相转变、暴露于质子中会发生金属离子溶解。基于电子结构分析、¹⁸O同位素标记，展示了含有酸-键/还原耦合的反应机理，导致Jahn-Teller过渡金属离子在质子作用中导致歧化反应。该过程在大量的代表性氧化物中广泛存在。

本文要点：

（1）

通过分析和机理研究，展示了第一排过渡金属离子受到较强的Jahn-Teller效应，导致在质子作用中发生歧化反应。该氧化反应通过氧化物的质子化，导致过渡金属氧化物中半填充反键轨道HOMO能级中的电子转移到副产物H₂O的氧原子上。该歧化反应仅仅取决于不稳定的电子结构，同时体系中含有酸H⁺离子才能够发生。

（2）

因此，当对各种不同的John-Teller氧化物，该歧化反应在非溶液环境（比如Li离子电池环境中），溶解反应的速率显著降低，该基础性研究为控制Li离子电池等体系中的降低性能衰减提供了经验和可行方案，同时为发展合成高价态等亚稳态氧化物、电子/离子性质独特材料的合成提供经验和指导。

参考文献

Hooman Yaghoobnejad Asl and Arumugam Manthiram*, Proton-Induced Disproportionation of Jahn-Teller-Active Transition-Metal Ions in Oxides Due to Electronically Driven Lattice Instability, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c10044

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10044