OER和ORR反应在电解水和空气电池中是非常关键的作用,人们发现自旋动力学对OER和ORR反应具有显著的影响,但是这种自旋如何对反应产生影响仍然没有明确的解释。
有鉴于此,皇家墨尔本理工大学马天翼教授、Xiaoning Li等报道对四方反铁磁性CrCoO2.5引入自旋,得到立方铁磁性SrCoO3,从而有助于深入理解自旋动力学对催化反应的影响。
通过电子显微镜表征、同步辐射光谱表征、磁性表征、DFT理论计算等研究手段,发现表面电子转移取决于表面的局部结构,当材料表面存在自旋通道,能偶显著增强体相自旋极化电子输运。尤其是在大电流密度下,表面电子输运不再成为限制性因素。
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通过自旋通道设计,催化剂的OER过电势能够降低70 mV(150 mA cm-2),这种降低过电势的能力在更大的电流密度下更加显著。这项研究展示了自旋在氧电催化反应中起到的重要作用,为发展和设计高效率催化体系提供帮助。
参考文献
Xinwei Guan, Mingyue Wang, Zezhi Chen, Chaojie Cao, Zhixuan Li, Ruichang Xue, Yang Fu, Bernt Johannessen, Anton Tadich, Jiabao Yi, Hua Fan, Nana Wang, Baohua Jia, Xiaoning Li, Tianyi Ma, Creating Spin Channels in SrCoO3 through Triagonal‐to‐Cubic Structural Transformation for Enhanced Oxygen Evolution/Reduction Reactions, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202415797
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202415797