川大/内大EES：探究钙钛矿表面Fe位点和Sr空位在晶格氧氧化参与的高效OER中的关键作用

钙钛矿催化剂上由晶格氧氧化（lattice oxygen oxidation, LOER）参与的析氧反应（OER）由于其低反应能垒而引起了研究人员的极大兴趣。然而，由于钙钛矿的表面结构在催化过程中是动态的，因此LOER的活性位点和贡献因素仍不清楚，这严重限制了高效钙钛矿催化剂的发展。

基于此，四川大学李高仁教授和内蒙古大学张江威（共同通讯作者）等人报道了他们通过使用蚀刻方法，设计并制造了具有表面Fe位点和Sr空位的高效La/Sr（La_xSr_1-xCoO_3-δ, LSC, x≤0.5）基钙钛矿催化剂，用于LOER，并建立了LOER与动态表面结构之间的关系。

通过密度泛函理论（DFT）计算和先进的原位表征，如原位X射线吸收近边缘结构（XANES）和原位拉曼光谱，表明表面Fe位点是LOER的催化中心，而Sr空位可以促进LOER通过提高O 2p水平。此外，飞行时间二次离子质谱（tof-SIMS）和微分电化学质谱（DEMS）表明，钙钛矿上的LOER是通过吸附的¹⁶OH转变为Co-¹⁸O-¹⁶O的晶格氧动态变化来实现的。

通过¹⁸O同位素标记实验发现，优化后的具有表面Fe位点和Sr空位的LSC钙钛矿表现出优异的电催化性能，在电解池和膜电极组件（MEA）配置中均优于被认为是OER的高性能催化剂的贵金属RuO₂/C。该研究不仅证明了表面Fe掺杂和Sr动态溶解对高效LOER的关键作用，而且为高性能钙钛矿催化剂的设计铺平了道路。

Key Roles of Surface Fe Sites and Sr Vacancies in Perovskite for Efficient Oxygen Evolution Reaction Participated by Lattice Oxygen Oxidation. Energy Environ. Sci., 2022, DOI: 10.1039/D2EE00264G.

https://doi.org/10.1039/D2EE00264G.

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