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開發(fā)高效、穩(wěn)定且經(jīng)濟的析氧反應（OER）和析氫反應（HER）電催化劑是水電解的關鍵。此外，OER是太陽能利用、可再充電金屬-空氣電池和再生燃料電池的關鍵過程。然而，該反應是一個多步驟的四電子轉移過程，活化能較高。同時，IrO₂、RuO₂等傳統(tǒng)OER催化劑成本高，阻礙了其實際應用。

基于此，美國路易斯維爾大學Farshid Ramezanipour（通訊作者）等人報道了一種基于地球含量豐富的金屬的水分解電催化劑。作者采用實驗和計算兩種方法對鈣鈦礦氧化物催化劑CaSrFe_0.75Co_0.75Mn_0.5O_6-δ（CSFCM）進行了研究。

通過研究發(fā)現(xiàn)，CSFCM催化劑展示了一系列特性，主要有以下優(yōu)異性能：

（1）在電流密度為10 mA cm^-2下具有非常高的OER活性，過電位（η）僅為0.19 V；

（2）在進行1000次催化循環(huán)后，CSFCM催化劑仍具有高穩(wěn)定性；

（3）在酸性和堿性條件下，該催化劑能有效的催化HER；

（4）作為單相塊體材料的催化活性，無需任何額外加工、多組分復合制備或納米制造。

通過使用密度泛函理論（DFT）計算，作者發(fā)現(xiàn)實驗觀察到的OER活性與e_g的自由載流子的數(shù)量相關，除e_g軌道占有率外，還可以用作描述符，以進一步調整氧化物鈣鈦礦的性能電催化劑。

因此，CSFCM的催化活性是固有的，使其成為未來電催化參數(shù)研究的良好基準化合物。該工作還強調了系統(tǒng)結構設計對電催化活性的影響。

Sustainable Oxide Electrocatalyst for Hydrogen- and Oxygen-Evolution Reactions. ACS Catal., 2021, DOI: 10.1021/acscatal.1c03196.

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03196.

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ACS Catal.：可持續(xù)氧化物電催化劑助力HER和OER

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