自适应ZrN涂层通过动态表面重构，使Co3O4在酸性环境中能够稳定地进行氧的释放过程

酸稳定非贵金属催化剂的制备及其动态重构机制研究。通过磁控溅射在Co3O4前驱体表面沉积ZrN涂层，经控制煅烧形成Zr2ON2/ZrO2复合层，在0.1 M HClO4中实现362 mV过电位（10 mA cm?2）和140小时稳定性（100 mA cm?2）。涂层在OER过程中动态重构，优先形成热力学稳定的Zr2ON2，抑制Co过氧化与溶解，最终在PEMWE中实现200 mA cm?2电流密度下40小时稳定性。

　　

开发出在酸性环境中稳定且非昂贵的氧演化反应（OER）催化剂，对于质子交换膜水电解器（PEMWEs）来说仍然是一个关键挑战。虽然Co₃O₄在OER方面表现出良好的活性，但其在酸性介质中的快速溶解严重限制了其实际应用。在这里，我们通过磁控溅射在Co₃O₄前驱体上沉积ZrN涂层，设计了一种自适应保护策略。经过控制烧结后，初始的ZrN涂层转变为Zr₂ON₂和ZrO₂的混合相表面层。这种独特的涂层结构结合了Zr₂ON₂的高导电性和ZrO₂的耐腐蚀性，使得催化剂在0.1 M HClO₄溶液中能够在10 mA cm^?2的电流下以362 mV的低过电位实现高OER性能，并且在100 mA cm^?2的电流下保持超过140小时的稳定性。结构表征显示，在OER条件下，涂层会自发重构，优先形成Zr₂ON₂，这是由于其热力学稳定性。这种重构同时优化了界面电荷转移并抑制了Co的过度氧化，从而防止了其溶解。当将该催化剂集成到PEMWEs中时，它在1.8 V的电压下能够持续输出500 mA cm^?2的电流，并且在200 mA cm^?2的电流下保持超过40小时的稳定性。这项工作证明了动态涂层重构是设计稳定酸性OER催化剂的有效策略。