开发用于析氧反应(OER)的高效催化剂仍然是一项重大挑战，需要在机理和材料设计方面取得重大进展。通常，晶格氧化机制（LOM）的热力学势垒低于吸收物演化机制（AEM）的热力学势垒，因为前者可以克服某些限制。然而，通过利用催化剂的固有特性来控制从AEM到LOM的OER途径仍然具有挑战性。

近日，广州大学刘兆清提出了一种在ZnCo₂O₄中F-阴离子再填充V_O（表示为ZnCo₂O_4-xF_x）的方法，以调节O 2p中心以激活晶格氧并降低OER的反应能垒。

文章要点

1）使用尖晶石ZnCo₂O₄是因为锌阳离子对OER没有催化活性，这允许对催化Co八面体进行研究。鉴于氟化物的高电负性，有利于平衡残余质子化，可以通过精确调节晶格氧的配位环境和防止由过量V_O引起的相变来稳定结构。化学探针分析和DFT表明OER机制从AEM转变为LOM，可能会显着提高催化活性。

2）该电催化剂在碱性介质中通过LOM在10 mA cm^-2时表现出350mV的过电位低于通过AEM在碱性介质中的430mV，并且使用ZnCo₂O_4-xF_x作为阴极催化剂的锌空气电池实现了稳定的充放电超过300小时。

这项工作提供了一种激活LOM的新方法，并作为同时增强OER活性和稳定性的可行策略。

参考文献

Kang Xiao, et al, Activating Lattice Oxygen in Spinel ZnCo₂O₄ through Filling Oxygen Vacancies with Fluorine for Electrocatalytic Oxygen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301408

DOI: 10.1002/anie.202301408

https://doi.org/10.1002/anie.202301408