目前迫切需要可再生能源替代化石燃料以实现碳中和。太阳能和风能等可再生能源可以分别通过水和CO2电解槽储存在化学键中，这两个能源系统具有一个共同的阳极反应，即缓慢的析氧反应(OER)。但是，目前该反应仍需依靠贵金属来实现合理的能量转换效率。为解决上述问题，天津大学张生团队报道了一种将Co或Mn掺杂到具有不同暴露面的反尖晶石Fe氧化物中的合成策略，成功制备出三元立方反尖晶石Mn0.5Co0.5Fe2O4，以实现高效稳定OER。
实验结果表明，在1.0 M KOH溶液中，Mn0.5Co0.5Fe2O4在10 mA cm-2电流密度下的OER过电位低至308 mV，Tafel斜率为76.4 mV dec-1，优于商业RuO2催化剂。此外，由于Mn0.5Co0.5Fe2O4稳定的立方形貌以及Mn、Co和Fe在反尖晶石结构中的相互作用，其在1.54 V下连续运行20小时，电流密度的降低可以忽略不计(仅2.84%)。密度泛函理论(DFT)计算表明，掺杂Co和Mn降低了催化剂在电催化过程中的能垒，从而提高了OER性能。另外，在电位和d带中心(Ed)能级倒火山图中，Mn0.5Co0.5Fe2O4(400)更靠近倒火山底部，这表明该催化剂具有优化的Ed能级。综上，调节形貌并将适当的Co和Mn掺杂到Fe3O4反尖晶石氧化物中，会产生适当的Ed能级来平衡中间体的吸附和解吸。Boosting Oxygen Evolution over Inverse Spinel Fe-Co-Mn Oxide Nanocubes through Electronic Structure Engineering. Chemical Engineering Journal, 2022. DOI: 10.1016/j.cej.2021.134446
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