电化学水分解被认为是一种可持续的、环境友好型储能技术，可以为未来提供清洁能源。一般来说，在相同的操作条件下（尽管析氢反应（HER）在碱性水分解中的动力学往往比在酸中慢），动力学迟缓的析氧反应（OER）是水分解的关键步骤，因此需要高效的OER电催化剂来降低过电压，减少能量损失，并降低相关成本。

近日，俄罗斯斯科尔科沃科学技术研究所Artem M. Abakumov，Sergei V. Porokhin报道了采用改进的超声喷雾热解技术，以山梨醇为燃料，臭氧为氧化剂，合成了一种比表面积高达15 m² g⁻¹的化学均一的空心球状结构的La_0.6Ca_0.4Fe_0.7Ni_0.3O_2.9钙钛矿。

文章要点

1）研究人员采用粉末X射线衍射、电子衍射、像差校正扫描透射电子显微镜、能量色散X射线图谱、⁵⁷Fe 穆斯堡尔谱、碘量滴定和X射线光电子能谱对La_0.6Ca_0.4Fe_0.7Ni_0.3O_2.9的晶体结构和化学组成进行了表征与分析。

2）实验结果显示，La_0.6Ca_0.4Fe_0.7Ni_0.3O_2.9在1 MNaOH中具有出色的电催化OER性能，在1.61 V（vs RHE）下的质量活性为400 A g^-1 _oxide，Tafel斜率为52±2.6 mV dec^-1，没有明显的降解。

3）密度泛函理论计算（DFT）结果显示，La_0.6Ca_0.4Fe_0.7Ni_0.3O_2.9比未掺杂LaFe_0.7Ni_0.3O₃具有更高的活性。Ca掺杂增加了Ni和Fe的氧化态，增强了Ni/Fe-O键的共价性，使O 2p带中心向费米能级移动，从而降低了氧空位的形成能，激活了OER的晶格氧机制，提高了催化活性。此外，完整的钙钛矿结构则保证了薄而稳定的(Ni-Fe)O_xH_y活性层在稳定性和活性之间的实现了最佳平衡。

参考文献

Sergei V. Porokhin, et al, Mixed-Cation Perovskite La_0.6Ca_0.4Fe_0.7Ni_0.3O_2.9 as a Stable andEfficient Catalyst for the Oxygen Evolution Reaction, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c00796

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c00796