一个国际研究小组开发出了一种新方法，可以提高氧气释放反应(OER)的效率，而氧气释放反应是可再生能源技术中的一个关键过程。通过将稀土单原子引入氧化锰(MnO2)，该小组成功调节了氧气的电子态，从而使OER性能得到了前所未有的提升。

稀土单原子增强氧化锰的电化学析氧

过渡金属氧化物因其作为活性OER催化剂的潜力而受到广泛探索。然而，这些催化剂的容量受到吸附物释放机制的阻碍，这限制了反应过程中氧气(O2)的有效释放。

“我们在MnO2上构建了局部不对称钆氧锰单元，这有助于在氧气位点积累电子，”论文通讯作者、东北大学高级材料研究所(WPI-AIMR)副教授郝力指出。

“通过这样做，催化剂实现了较低的过电位并随时间保持稳定性，使其成为二氧化钌(RuO2)等传统催化剂的合适替代品。”

李浩和他的同事采用了氩等离子体辅助策略，将稀土元素引入催化剂表面。在这种策略中，氩气被电离，激发并帮助氩原子分解成离子和电子，从而更容易与材料相互作用和改性。

“我们已经解决了与吸附物析出机制相关的挑战，这种机制限制了MnO2等过渡金属基氧化物的性能，”该研究的共同作者、WPI-AIMR特聘助理教授DiZhang补充道。

“通过提高对晶格氧机理下构效关系的理解，该研究为更有效的催化剂设计提供了基础。”

基于这项研究的成功，该团队计划将其方法扩展到各种电化学反应。这种方法将有助于进一步解释独特的结构-活性相关性，最终有助于设计更有效、更高性能的电催化剂。