ACS Energy Letters：同时活化单相FeCoMo3O8中不同配位位点，有效提升OER性能

析氧反应(OER)是可再生能源转化为化学燃料过程中的一个关键反应。在众多OER催化剂中，3d过渡金属氧化物(TMO)基催化剂(晶体结构主要是由八面体(O_h)MO₆单元或/和四面体(T_d)MO₄单元构成)由于其低成本和良好的催化性能而备受关注。然而，大多数TMO通常只有一个配位位点是主要的活性位点，并且它们的导电性差也限制了其用于催化OER。最近，研究人员发现了一种蜂窝状ABMo₃O₈，其具双配位位点和良好的导电性。然而，目前还不清楚哪些位点对于OER是活跃的，以及如何激活它们，因此有必要详细了解ABMo₃O₈的结构-性质关系。

基于此，伍伦贡大学程振祥、李晓宁、格里菲斯大学王云、中国科学技术大学陆亚林和傅正平等制备了Fe_xCo_10-xMo₁₅O₄₀(5个FeCoMo₃O₈单位)，记为Fe_xCo_10-x(x=0，2，5，8和10)。电子结构和配位环境分析表明，Fe²⁺倾向于占据O_h位，而Co²⁺倾向于占据T_d位，且两者都处于高自旋态(Co²⁺ e⁴t₂³，Fe²⁺ t_2g⁴e_g²)。

此外，理论计算表明，由于Fe_xCo_10-xMo₁₅O₄₀中Fe²⁺的O_h优先占据以及T_d和O_h位点的交替分布，有利于形成不对称Fe-O-Co位点，这种直接的Td-O-O_h连接导致形成异核金属原子对，促进了异核金属原子的相互作用，产生协同效应并优化中间体吸附。

同时，因为连接氧阴离子的Fe²⁺(O_h)和Co²⁺(T_d)都处于HS态，在晶格中建立了快速自旋极化的电子转移通道，这有利于在电催化过程中促进催化剂内部更快的电荷传输，导致优良的OER活性。因此，最优的Fe₅Co₅在10、50和100 mA cm⁻²电流密度下的过电位分别为308、340和361 mV，Tafel斜率为43.7 mV dec⁻¹；并且该材料在10 mA cm⁻²的电流密度下连续运行100小时和经过5000次CV循环后活性仍然保持稳定。

总的来说，这项工作详细阐述了催化剂的原子几何构型和电子构型对催化活性的影响，为利用协同工程设计OER催化剂提供了理论指导。

Simultaneous Activation of Different Coordination Sites in Single-Phase FeCoMo₃O₈ for the Oxygen Evolution Reaction. ACS Energy Letters, 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01747