金属-氧键对金属氧化物基催化剂的氧反应动力学有明显影响，但仍面临着认知有限和调节不足的瓶颈。
在此，同济大学潘争辉团队&华南理工大学丘勇才团队开发了一种独特的策略，即通过离子交换实现的无定形/结晶异质结来精确地定制金属氧键结构。
研究表明，与原始的无定形CoSnO3-y相比，铁离子交换诱导的无定形/结晶结构加强了Sn-O键，削弱了Co-O键的强度，并引入了额外的Fe-O键，同时伴随着丰富的钴缺陷和具有更大孔隙结构和比表面积的最佳氧缺陷。金属-氧键结构的优化由晶体结构的引入主导，并由Fe-O键和丰富的Co缺陷的引入进一步推动。
图1. 催化剂表面界面的电子结构的特征
值得注意的是，掺铁的无定形/晶体催化剂（Co1-xSnO3-y-Fe0.021-A/C）表现出优异的氧进化反应和氧还原反应活性，在10 mA cm-1时，OER和ORR的过电位分别降低了84 mV（半波电位）和63 mV。此外，用Co1-xSnO3-y-Fe0.021-A/C组装的锌-空气电池具有良好的输出功率密度、循环性能和灵活性。
总之，该工作为调节金属氧键结构提供了新的灵感，并加深了对金属氧键结构和催化活性之间关系的理解，从而合理地设计高效的电催化剂。
图2. 锌-空气电池的性能
Tailoring Metal–Oxygen Bonds Boosts Oxygen Reaction Kinetics for High-Performance Zinc–Air Batteries, Nano Letters 2023 DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c00053
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