中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助理研究員劉吉山與美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室的合作者在Advanced Science上在線發(fā)表了題為Tuning the Electronic Structure of LaNiO₃ through Alloying with Strontium to Enhance Oxygen Evolution Activitity 的文章。劉吉山為該論文的第一作者，上海微系統(tǒng)所為第一完成單位。 

　　氧氣析出反應(yīng)（OER）在電解水、可充電金屬-空氣電池等清潔能源的制備和轉(zhuǎn)化利用中起到重要作用而受到極大的關(guān)注。氧氣析出反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)十分緩慢，需要在較高的過電位下才能進(jìn)行，這極大地限制了器件的實(shí)際性能。目前，最有效的OER催化劑是IrO₂和RuO₂。然而，這些貴金屬及其氧化物由于其成本高、資源短缺，阻礙了它們的廣泛應(yīng)用。因此開發(fā)基于3d過渡金屬的高效廉價(jià)的OER催化劑是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。在本文工作中發(fā)現(xiàn)通過在3d過渡金屬氧化物鎳酸鑭（LaNiO₃）中摻入II族元素鍶(Sr)可有效提高其OER性能。研究結(jié)果表明隨著Sr摻雜比例的增加，OER催化活性顯著地提高。在1.6V下，50% Sr摻雜的LaNiO₃的OER電流相較未摻雜樣品的OER電流提高了5倍之多。同時(shí)產(chǎn)生相等OER電流所需的過電位則明顯降低。結(jié)合X射線吸收譜（XAS）、X射線光電子能譜（XPS）以及DFT計(jì)算得出在LaNiO₃中引入Sr后可使得O 2p能級向費(fèi)米能級移動(dòng)，從而增強(qiáng)了Ni-O之間的雜化強(qiáng)度進(jìn)而減小Ni-O之間的電荷轉(zhuǎn)移能，而正是其電子結(jié)構(gòu)的變化促進(jìn)了OER反應(yīng)過程。該文的研究證實(shí)在鎳酸鑭中引入鍶摻雜是提高其OER活性的有效途徑，并且從電子結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)解釋了OER催化活性提高的原因，為以后設(shè)計(jì)新型高效催化劑提供了一種參考。 

　　論文鏈接 

　　不同Sr摻雜濃度下LNO的OER特性比較