综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:021-64321087
  • 技术服务电话:021-64321087
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

钙钛矿氧缺陷含量可控调节OER反应机制

日期: 2022-08-10
浏览次数: 517

来源:X-MOL


析氧反应(OER)是燃料电池、电解水制氢、可充电金属-空气电池、光催化水分解等新能源技术的关键反应之一,然而由于其缓慢的动力学过程导致OER反应效率的提升一直面临挑战。近年来,如何开发并调控活OER催化剂的活性已经成为材料、化学和能源领域的研究热点之一。

近年来,对电催化OER目前研究主要提出了两种主要反应机制,包括传统的吸附物演化机制(AEM)和晶格氧介导机制(LOM)。然而,由于晶格氧的氧化还原和迁移,催化剂在LOM过程中通常会发生很大程度的表面重构,明显降低催化剂稳定性。对于AEM 过程,催化剂通常表现出相对较高的稳定性但活性较低。因此,实现AEM和LOM之间的灵活调控能够实现催化剂活性和稳定性的协同优化,对于开发高效OER催化材料至关重要。然而目前对于特定材料来说,一般其OER机制是固定的,通过保持其化学成分不变,仅调整缺陷含量或引入晶格应力来实现AEM和LOM的灵活仍然是一个挑战。

在该挑战下,香港理工大学黄勃龙教授(点击查看介绍)与兰州大学席聘贤教授(点击查看介绍)团队、严纯华院士(点击查看介绍)团队合作,在仅调节LaxSr1-xCoO3-δ(LSCO)钙钛矿中氧缺陷含量来实现OER 机制的灵活调控,提出了浓度锁定效应,并成功以氧缺陷含量为描述符,系统地建立了材料氧缺陷浓度、OER活性、OER机理三者间的构效关系,较为全面地阐明了氧缺陷关联的析氧过程。实验通过一种普适性的球磨方法,利用机械力化学方法在钙钛矿氧化物LSCO中实现了氧缺陷的定量可控构筑。通过高精度实验表征技术对氧缺陷进行了定性和定量表征,证明了其氧缺陷浓度与球磨时间呈现良好的线性关系。在电催化析氧过程的表征中,该工作成功揭示了氧缺陷浓度变化引发的材料OER机理转化,表征出三种催化机制转变过程包括AEM-LOM、LOM-AEM以及AEM-LOM-AEM,并分别在两种机理下建立了氧缺陷浓度与OER活性的构效关系火山图。与此同时,密度泛函理论(DFT)计算进一步深度揭示了LSCO体系的浓度锁定效应。晶格中的Co活性位点在氧缺陷浓度增加时会出现浓度锁定效应,通过强p-d 耦合效应能够诱导离子间的 pπ电子补偿,使Co位点能够保持Co0状态进行高效析氧反应。而晶格氧的活性也随氧缺陷浓度呈火山型趋势,只有在适当的氧缺陷浓度下才变得足够活跃,从而促进OER反应过程。该工作所提出的独特的OER机制调控策略可以克服本征活性限制效应,增强高氧缺陷浓度下的 OER 活性。该工作为高效催化剂的开发提供了重要的见解,提出了更加具有普适性的催化剂设计策略。

这一成果近期发表在Science Advances 上,文章的第一作者是兰州大学博士研究生路旻、澳大利亚阿德莱德大学郑尧教授和兰州大学胡阳博士后,兰州大学席聘贤教授和香港理工大学黄勃龙教授为通讯作者。



Hot News / 相关推荐
  • 2026 - 09 - 03
    点击次数: 46
    来源:X-MOL共价可适应网络因其在可持续材料设计中的潜力而备受关注,但它们常常难以平衡机械稳健性与高效的自愈能力,或缺乏集成的光功能性。本文介绍通过三能级动态网络策略构建的鑭系配位超分子聚合物(Ln-Bpy-HTIP)。羟基端聚丁二烯(HTPB)软段的链间相互作用和纠缠结构作为基本承载层(I 级),聚氨酯氢键作为能量耗散和可重构层(II 级),镧系-双吡啶配位键则作为动态交联层(III 级)和发...
  • 2026 - 09 - 02
    点击次数: 65
    来源:X-MOL一系列新的鑭系物 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸盐 [Ln2(phen)2(bpdc)3(H2O)2]n {Ln= Sm (1), Eu (2), Gd (3), Tb (4), Dy (5), Ho (6), Er (7), Tm (8);phen = 1,10-苯舧啶;H2bpdc = 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸},通过π共轭苯作为色团进行热液合成并结构表征。1∼8...
  • 2026 - 09 - 02
    点击次数: 67
    来源:X-MOL本研究发现了一种新型低对称性镧系钛簇(Ln4Ti14),其簇核具有Janus分布。Ln4Ti14纳米簇通过逐步组装形成,并被致密的配体保护层包裹,从而确保其在溶液中的稳定性。通过改变Ln(III)离子,可以轻松控制能量转移路径,从而实现高分辨率生物光学成像和光动力疗法(PDT)之间的切换。具体而言,Eu4Ti14具有高效的天线效应,能够发出明亮的Eu(III)特征发射,并可用于活细...
  • 2026 - 09 - 01
    点击次数: 84
    来源:X-MOL纳米技术的快速扩展和进步为多种疾病的诊断和治疗带来了潜在应用。近年来,由于铈氧化纳米颗粒(CeO2 NPs)具有独特的物理和化学特性,如高抗氧化活性、酶类模拟活性和良好的生物相容性,已被广泛研究和应用于生物系统。本综述总结了功能化 CeO2 NP 在抗癌活性、抗感染、抗炎、抗氧化活性、伤口愈合、神经保护及影像应用领域的最新研究进展。研究探讨了其作用机制及潜在的临床应用前景,以及关于...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务