俞书宏院士JACS：在中性介质中实现高效水电氧化的过渡金属−氧共价可调的管状纳米钙钛矿氧化物的一般合成

Nanoyu

2022-07-21

在中性pH的电解液中电解水制氢，不仅可以避免腐蚀和安全问题，扩大催化剂的选择范围，而且有望与人工光合作用和生物电催化相结合。然而，目前仍比较缺乏能够在中性溶液中进行高效催化缓慢析氧反应(OER)的多相催化剂。

近日，中科大俞书宏院士，高敏锐教授报道了以碲纳米线为模板，采用水热退火法合成了比表面积可达30~48 m² g⁻¹的多种纳米钙钛矿氧化物，包括13种管状纳米钙钛矿氧化物（TNPO），即A位掺杂（Ce，Pr，Nd，Sm，Gd）的LaCoO₃，B位掺杂（Mn，Fe，Ni，Cu，Zn）的LaCoO₃，以及A/B位双掺杂的LaCoO₃。

文章要点

1）研究人员实现了从这一新的TNPO家族全面筛选出可以在中性pH溶液中进行高效OER的催化剂，发现OER活性与过渡金属−氧（B−O）键的共价性呈现典型的火山关系。

2）结果表明，在1M磷酸盐缓冲溶液（PBS，pH=7）中，Sm掺杂的LaCoO（Sm−LaCoO）催化剂具有最佳的B−O共价态，进而获得了迄今为止所报道的最佳本征OER电催化活性。

本工作为发现和优化金属氧化物向高效的中性pH OER催化提供了一种有效策略。

参考文献

Zi-You Yu, et al, General Synthesis of Tube-like Nanostructured Perovskite Oxides with Tunable Transition Metal−Oxygen Covalency for Efficient Water Electrooxidation in Neutral Media, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c02989

https://doi.org/10.1021/jacs.2c02989