無處不在的能源需求和氣候變化需要高效的電化學能源轉換和存儲裝置，如水分解裝置、燃料電池和金屬-空氣電池。

析氧反應(OER)通過四電子轉移過程發生，這減慢了動力學，成為這些裝置效率較低的主要原因。

貴金屬如Ru和Ir基氧化物被認為是優異的OER電催化劑，可以降低熱力學勢壘。

然而，這些催化劑的稀缺性和昂貴的價格阻礙了它們的廣泛應用。為了克服所有這些問題，已經設計了眾多非貴金屬基材料，但仍不具有競爭力。

基于此，全北大學Nam Hoon Kim和Joong Hee Lee(共同通訊)等人提出Sr3NiFeMoO9-δ (SNFM)可以作為一種有前途的析氧電催化劑，具有良好的穩定性，優于雙重鈣鈦礦和單鈣鈦礦。



在1M KOH 溶液中比較了BSCF、SNM、SFM和SNFM 鈣鈦礦型催化劑的 OER 活性，驗證了單、雙和三重鈣鈦礦型催化劑的作用。SNFM具有優于SFM和SNM 以及BSCF的 OER 催化活性。

SNFM 需要260和290 mV的過電位就能分別達到10和50 mA cm-2的電流密度，過電位遠低于雙重鈣鈦礦和單鈣鈦礦。

雙重鈣鈦礦SFM和SNM的過電位分別為297和346 mV以達到10 mA cm-2的電流密度，而單鈣鈦礦BSCF對于10 mA cm-2的電流密度的過電位則為324 mV。同時計算了Tafel斜率，以進一步確定催化劑的OER動力學。

與SFM(64.5 mV dec-1)、SNM (98.5 mV dec-1)和BSCF (91.9 mV dec-1)催化劑相比，SNFM具有最低的Tafel斜率(42.3 mV dec-1)。

觀察到從單一鈣鈦礦BSCF到三重鈣鈦礦SNFM的Tafel斜率急劇下降，這可能是由于OER的電位決定步驟的變化和加速的去質子化。此外，這也表明SNFM能顯著降低OER的反應動力學勢壘。



本文證明了三重鈣鈦礦SNFM是一種比雙重SFM、SNM和單BSCF鈣鈦礦更具有優異的OER活性的催化劑。三重鈣鈦礦SNFM表現出較高的電催化活性和穩定性，優于其他鈣鈦礦。 SNFM中較高的pH依賴性OER活性揭示了與吸附質演化機制相反的非集中的質子-電子轉移機制的貢獻。

結合XPS和XANES的研究，SNFM中Fe-O鍵具有較高的共價特性并且在電化學阻抗測試中SNFM具有較低的電荷轉移電阻，這使得SNFM具有較好的OER性能。 氧空位的貢獻不容忽視，它通過晶格氧化物參與，也稱為空位介導機制，在提高SNFM中OER活性方面發揮著重要作用。

因此，通過對鈣鈦礦晶體結構的結構調控并結合諸如電化學阻抗譜和XANES等研究，一種高效和穩定的OER催化劑不僅被開發出來，而且為開發用于能源轉換/存儲設備的先進電催化劑開辟了新的途徑。










審核編輯：劉清