CEJ：低铱Co3O4尖晶石中钡诱导压缩应变工程用于高效酸性析氧

酸性电解槽是可再生水电解制氢的理想选择，多数析氧反应（OER）电催化剂（如镍铁氧化物/合金、金属氢氧化物/氮化物）在碱性环境中性能优越，然而在强酸性条件下却面临着动力学迟缓和失活问题。铱（Ir）基材料凭借高活性和稳定性成为酸性OER催化剂的优选，但铱资源稀缺、成本高昂，且易发生活性位点聚集，降低催化效率。因此，如何在减少铱用量的同时保持高性能成为关键挑战。

近日，东北师范大学邢子豪与常进法教授团队在知名期刊Chemical Engineering Journal发表题为“Barium-Induced Compressive Strain Engineering in Low-Iridium Co₃O₄ Spinel for High-Efficiency Acidic Oxygen Evolution”的研究论文。该工作通过电沉积法合成低铱含量（1.5 at.%）的Co₃O₄尖晶石催化剂（IrBa-Co₃O₄），利用钡（Ba）掺杂引入压缩应变，优化铱活性位点并抑制其聚集。在0.5 M H₂SO₄中，该催化剂仅需249 mV过电位即可达到10 mA cm⁻²电流密度，并稳定运行100小时，性能超越多数已报道尖晶石型催化剂。

1.通过XRD、球差校正STEM和EXAFS分析证实：Ir/Ba共掺杂使Co₃O₄晶格收缩，其中（311）和（400）晶面间距分别从0.202 nm缩短至0.191 nm、0.243 nm缩短至0.241 nm（图1）。

2.晶格参数从纯Co₃O₄的0.6914 nm降至IrBa- Co₃O₄的0.6877 nm，压缩应变达-0.37%（图2a）。

3.拉曼光谱显示，代表八面体Co³⁺位点的A1g峰（693.90 cm⁻¹）发生显著红移，证实掺杂主要影响Co₃O₄八面体位点（图2b）。

1.XPS分析表明：Ir向Co/Ba转移电子，使Ir 4f7/2结合能从62.5 eV升至更高值（图2c），铱氧化态升高，增强OER活性和稳定性。

2.XANES显示IrBa-Co₃O₄中Ir的氧化态接近+4，未占据d轨道密度增加（图3b）。

结论该工作通过钡掺杂压缩应变工程，在原子尺度分散铱位点，同步优化几何/电子结构，为设计高性价比、耐用的酸性OER催化剂提供了新策略。

邢子豪，东北师范大学化学学院副教授，博士生导师，吉林省青年托举人才，主要研究氢-电能量转化低贵/非贵金属电催化剂的设计与合成，已在J. Am. Chem. Soc.、Adv Mater、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv Energy Mater等期刊发表20余篇论文，担任eScience等期刊青年编委。

霍孟田，2023级博士研究生，现就读于东北师范大学（导师：常进法教授），研究方向为低/非贵金属水电解，已在JACS、Adv. Mater.、Adv Energy Mater、Small、Chem. Eng. J.、Nano Research、Sci China Mater、Chem. Eng. J和Green Carbon等期刊发表论文十余篇。

李倩羽，2023级硕士研究生，现就读于东北师范大学（导师：邢子豪副教授），研究方向为低/非贵金属酸性水电解。已在Chem. Eng. J.期刊发表论文一篇。

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