日益嚴重的化石燃料短缺和耗竭使得人們越來越關注能源轉換/存儲技術，例如可充電的金屬-空氣電池和電力驅動的電解水。遺憾的是，過高的過電位和緩慢的動力學極大地阻礙了陽極的關鍵過程——析氧反應（OER），設計活性的、穩定的OER催化劑對于各種能量轉換裝置至關重要。

目前，雖然銥（Ir）或釕（Ru）基納米材料被用作OER的高效催化劑，但是它們的高價格和稀缺性給它的廣泛應用蒙上了陰影。因此，這一限制對尋找更理想的OER電催化劑提出了相當大的要求。

因此，蘭州大學安麗等人（其中“tet”表示四面體位點，“oct”表示八面體位點）尖晶石氧化物納米片（NSs）。

經過iR校正和歸一化后， (Ni,Mn)- (Co)_tet(Co₂)_octO₄ NSs作為性能最好的電催化劑，其OER性能大大優于商用Ir/C（20%），與最近報道的最先進的OER催化劑相比，無疑可以被歸類為高效的OER電催化劑。

此外，氧化/還原電勢與掃描速率之間的高度相關系數表明(Ni,Mn)-(Co)_tet(Co₂)_octO₄ NSs具有催化反應的敏感表面，(M)-(Co)_tet(Co₂)_octO₄ (M = Ni/Mn) NSs表現出不同的贗電容行為，它們的內在OER活性與贗電容電荷密切相關。

此外，基于八面體位點的取代度給出了OER活性對比（10 mA cm^-2電流密度下的過電位）。這種活性對比表明，具有較高的取代度、較大的Co²⁺/Co³⁺比值、較低的鈷價態率的(Ni,Mn)-(Co)_tet(Co₂)_octO₄ NSs對OER更有活性。

特別是使用連續計時電位法和循環伏安法對催化劑的穩定性進行了測試，(Ni,Mn)-(Co)_tet(Co₂)_octO₄ NSs展現出優異的穩定性。

進一步應用密度泛函理論（DFT）計算來研究(Ni,Mn)-(Co)_tet(Co₂)_octO₄ NSs的顯著OER性能。引入Ni和Mn原子不會引起費米能級附近電子分布的顯著變化，表面幾何八面體位點是主要的電活性位點，而幾何四面體位點則由反鍵軌道主導。

此外，表面的Ni位點可以激活附近的O位點，使其更富電子。還注意到，Ni和Mn位點的摻入不會引起任何明顯的結構扭曲，保證結構的穩定性。

DFT計算表明，Ni和Mn位點可以通過有效的電子轉移來提高活性。此外，通過非協同質子-電子機制，Ni/Mn取代導致的表面氧缺乏觸發了自優化的表面重建。

重要的是，在這種表面活化后，Act-(Ni,Mn)-(Co)_tet(Co₂)_octO₄ NSs具有與初始(Ni,Mn)-(Co)_tet(Co₂)_octO₄ NSs相似的OER活性，分別在10 mA cm^-2、50 mA cm^-2或100 mA cm^-2下表現出100小時的優異穩定性。在深入了解不同幾何位點的貢獻的基礎上，未來的工作有望實現更精確的調制和電催化活性的顯著改善。

Balancing activity and stability in spinel cobalt oxides through geometrical sites occupation towards efficient electrocatalytic oxygen evolution, Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI：10.1002/anie.202214600.

https://doi.org/10.1002/anie.202214600.