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可再生電力驅動的電化學水分解技術為可持續利用水資源生產清潔氫燃料提供了一種理想的策略。然而，水電解過程中的析氧反應(OER)過電位過高成為大規模制氫的瓶頸。因此，迫切需要開發高效、穩定的OER催化劑來克服這一挑戰。對于OER，d帶中心與吸附態和金屬d態之間的相互作用能密切相關，從而決定了OER的動力學。應變工程在通過晶體中的壓應變或拉應變來優化過渡金屬基催化劑的d帶中心方面特別有效。為了促進應變工程在OER中的應用，迫切需要找到一種簡單的方法在材料中產生可變應變。、

熱能可以很容易地利用和調節產生各種熱物理效應。特別是，起源于橋原子橫向振動引起微結構變形的各向異性熱膨脹，可能產生應變。因此，可以利用熱膨脹效應作為一種方便的途徑來產生不同的應變在OER催化劑。

基于此，南京大學閆世成課題組通過加熱Sr₂IrO₄各向異性熱膨脹材料以產生熱應變，以驗證這一想法在調節材料的電子狀態的有效性。實驗結果顯示，在熱刺激下，Sr₂IrO₄催化劑中的IrO₆八面體會產生壓縮應變，從而使d帶中心下移。因此，OER中間體與Ir活性物種之間的結合強度被優化以降低催化反應能壘，從而按照非線性Arrhenius關系加速OER動力學。

電化學性能測試結果顯示，從20 °C加熱到90 °C，Sr₂IrO₄達到10 mA cm^?2電流密度所需的電位從1.55 V降低到1.40 V。考慮到OER熱力學勢的溫度依賴性，過電位從312 mV降低到235 mV，Tafel斜率從90.32 mV dec^?1下降到45.14 mV dec^?1，大大加速了OER動力學。

總的來說，該項研究結果表明，熱刺激產生壓應變是調控具有各向異性熱膨脹的Sr₂IrO₄電子態的有效途徑，超越了傳統的熱擴散效應，顯著提高了OER性能。

Continuous strain tuning of oxygen evolution catalysts with anisotropic thermal expansion. Nature Communications, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-46216-9

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南京大學Nature子刊：各向異性熱膨脹調節連續應變，有效提升OER活性

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