析氧反应（OER）是水分解和可充电金属-空气电池的重要半反应，但是其复杂的四电子过程导致的缓慢的动力学特性阻碍了它的发展。当前，最先进的OER电催化剂是基于贵金属的催化剂，例如IrO₂或RuO₂，但是其昂贵和稀缺性限制了其广泛应用。因此，设计具有成本效益和高效的OER电催化剂至关重要。3d过渡金属基氧化物和（羟基）氢氧化物因其独特的电子结构和结构的灵活性而被认为是有前途的无贵金属电催化剂。铁氧化化物和（羟基）氢氧化物虽然储量丰富且成本低，但由于过高的自旋态（例如填充量约2.0）抑制了与反应中间体的结合，因此很少考虑用做析氧反应（OER）催化剂。

近日，天津大学邹吉军等报告了一种简便的吸附-氧化策略，将Fe（III）原子锚定在超薄TiO₂纳米带上，以降低自旋态（例如，填充量〜1.08），从而增强含氧中间体的吸附并提高电导率降低欧姆损耗。

本文要点

要点1. 作者通过DFT计算预测了该催化剂的电子结构，并通过实验结果得到了完美的证实。

要点2. 该催化剂在碱性条件下OER，达到10 mA/cm²和100 mA/cm²的电流密度，过电势分别为270 mV和376 mV，远优于 IrO₂/C和RuO₂/C催化剂，并且是最好的不含镍，钴或贵金属等活性金属的铁基OER催化剂。

Guoqiang Shen, et al. Regulating Spin State of Fe(III) by Atomically Anchoring on Ultrathin Titanium Dioxide for Efficient Oxygen Evolution Electrocatalysis. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201913080

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201913080

邹吉军，天津大学化工学院教授，博士生导师，先进燃料与化学推进剂教育部重点实验室副主任，RSC Advances 副编辑，“万人计划”科技创新领军人才、教育部青年长江学者、国家优青获得者、国防科技卓越青年人才、“万人计划”青年拔尖人才。课题组研究方向为能源和环境化工，致力于高能碳氢燃料合成及氢能源制备技术研究，先后主持国家自然科学基金委等国家和省部委项目20余项，获得侯德榜化工科技创新奖等奖励。在J Am Chem Soc、Angew Chem Int Ed、Adv Mater、ACS Catal、AIChE J等发表论文120余篇，获得美国及中国授权发明专利15项。