过渡金属氮化物（TMN-）基材料是碱性介质中氧还原反应（ORR）的非贵金属电催化剂，然而，由于对氧化物表面缺乏基本了解，对结构-活性关系和合理的催化剂设计了解有限。近日，康奈尔大学Héctor D. Abruña、David A. Muller、威斯康星大学麦迪逊分校Manos Mavrikakis、埃默里大学Tianquan Lian报道了TMN如何决定氧化物表面和由此产生的ORR电催化活性。

本文要点：

1) MnN纳米立方体的结构表征表明，电催化活性Mn₃O₄壳在MnN核上外延生长，沿[010]方向向表面Mn₃O₄产生膨胀应变。MnN核上的应变Mn₃O₄壳表现出比纯Mn₃O₄高300%以上的固有活性。

2) 电化学和计算相结合的研究表明，这种增强源于膨胀应变导致的氧化物表面羟基化程度更高。该工作建立了氮化物/氧化物界面的清晰原子图，并对TMN中的结构-反应性关系进行了全面理解，这对不同电化学过程的其他催化界面至关重要。

参考文献：

Rui Zeng et.al Origins of enhanced oxygen reduction activity of transition metal nitrides Nature Materials 2024

DOI: 10.1038/s41563-024-01998-7

https://doi.org/10.1038/s41563-024-01998-7