多模态原位 X 射线技术揭示双金属氧化物电催化剂在碱性介质中的反应机制：推动低成本碱性燃料电池发展

为深入理解钴 - 锰尖晶石氧化物（Co–Mn spinel oxide）在氧还原反应（ORR）中的催化机制，推动低成本碱性燃料电池技术发展，研究人员开展相关研究。结果发现其存在立方到四方相转变及应变变化。这为该领域研究提供关键信息。

　　摘要：钴 - 锰尖晶石氧化物是极具潜力的下一代电催化剂，此前研究表明，它在碱性燃料电池中的氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction，ORR）活性可与铂（Pt）相媲美。尽管其性能令人鼓舞，但深入了解氧还原反应中的催化机制，对推进和实现低成本碱性燃料电池技术至关重要。在此，研究人员利用多模态原位同步辐射 X 射线衍射（Synchrotron X-ray Diffraction）和共振弹性 X 射线散射（Resonant Elastic X-ray Scattering）技术，探究钴 - 锰尖晶石氧化物电催化剂结构与氧化态之间的相互作用。研究发现，钴 - 锰尖晶石氧化物电催化剂呈现动力学受限的立方相到四方相的转变，这与钴（Co）和锰（Mn）价态的降低相关。此外，在循环伏安法（Cyclic Voltammetry）过程中，该电催化剂在低电位下拉伸应变会可逆且快速增加。联合密度泛函理论（Density Functional Theory，DFT）有助于深入理解活性吸附物如何在尖晶石氧化物纳米颗粒中诱导应变。