20级博士生李静于 CEJ 期刊发表钙钛矿型OER电催化剂相关研究
氧析出反应（Oxygen evolution reaction, OER）是水电解、可充电金属-空气电池等电化学能源器件的核心反应，具有高活性、优异耐久性和低成本的OER电催化材料是实现这些清洁能源技术商业化的关键。钙钛矿氧化物具有成分/结构灵活可调、化学稳定性好、功能性丰富、价格低廉的特点，作为OER电催化材料具有极大的应用潜力，因此吸引了研究者的广泛关注。
近些年，钙钛矿OER催化剂的研究取得了很大的进展，具有高活性的材料如LaFeO3、SrCoO3等不断被报道，并且研究者们提出了吸附体演化机制（AEM）和晶格氧介导机制（LOM）对其催化机理进行解释。
尽管如此，钙钛矿OER催化剂的设计和开发还存在以下问题：
1）催化活性通常随时间发生快速衰减，高活性与长耐久性难以兼得；
2）基于轨道电子填充数的活性描述符需要依赖第一原理计算，然而多组分钙钛矿的复杂成分和晶体结构使得计算困难，缺乏成分-缺陷-活性的宏观关系；
3）制备纳米颗粒、纤维或其他具有高比表面积的形貌往往需要复杂的制备方法，使得催化剂的制备只限于实验室级别，不适合面向应用的规模化量产。
该工作针对钙钛矿OER电催化材料中存在的以上问题，通过固态反应法制备了一系列Bi0.15Sr0.85Co1-xFexO3-δ (BiSC1-xFx, x = 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1)，评估了他们在 0.1 M KOH 中的OER催化活性和耐久性，讨论了A、B位金属离子和氧空位对OER性能的作用，建立了氧缺失程度（δ）-Co2+含量-OER过电位之间的关系，并通过原位拉曼光谱和同位素标定实验，证实了其中AEM和LOM共同作用的催化机理。
该工作不但报道了一种具有优异OER活性和耐久性的电催化材料（10 mA/cm2下的过电位为283 mV，经过167.5h小时过电位仅增加17 mV），同时也为通过固态反应法制备高效稳定的钙钛矿电催化剂提供了材料设计思路。
【文章链接】
The critical role of A, B-site cations and oxygen vacancies on the OER electrocatalytic performances of Bi0.15Sr0.85Co1−xFexO3−δ (0.2 ≤ x ≤ 1) perovskites in alkaline media
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138646