应变LaCoO₃薄膜

Chen, Shanquan; Gong, Hui; Li, Xiaowen; Ku, Ruy Yu; Mu-En, Liu; Yangyang, Si; Yuan, Shuai; Lu, Jingyu; Qiu, Huajun; Hu, Kailong; Li, Kaikai; Huang, Yan; Xu, Chengyan; Zhang, Kelvin Hongliang L.; Tang, Yunlong; Chen, Lang; Hu, Zhiwei; Das, Sujit; Ma, Xiu; Kuo, Changyang; Chen, Zuhuang

应变LaCoO₃薄膜

高自旋激发晶格氧

通过应变诱导高自旋Co³⁺，将析氧反应从传统金属位点途径转变为晶格氧氧化途径，从而显著提升催化活性。

Chen, Shanquan · 龚辉 · Li, Xiaowen · Ku, Ruy Yu · Mu-En, Liu · Yangyang, Si · 袁帅 · 陆敬予 · 邱华军 · 胡凯龙 · 李锴锴 · 黄燕 · 徐成彦 · Zhang, Kelvin Hongliang L. · Tang, Yunlong · 陈朗 · Hu, Zhiwei · Das, Sujit · Ma, Xiu · Kuo, Changyang · 陈祖煌

ACS Nano 2025

技术优势

机制转变

高自旋Co³⁺位点与氧空位关联，使反应进入晶格氧氧化途径，同时促进金属位点上OH*的去质子化和氧氧化还原中心处O-O键的形成。

活性提升

拉伸应变薄膜中观察到显著增强的OER活性。

模型系统

以LaCoO₃外延薄膜为模型系统，阐明了自旋态与OER活性之间的直接关联，为相关氧化物电催化剂的设计提供指导。

应用场景

碱性电解水制氢：在碱性条件下利用晶格氧氧化机制提升析氧效率，降低电解水能耗。
光电催化水分解：作为高效OER助催化剂，提升光生空穴的利用率，加速水氧化半反应。