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儲量豐富的金屬氧化物通常具有穩定性，但是氧化物沒有合適的氫中間體的吸附，因此氧化物對于HER反應是惰性的。

有鑒于此，河北工業大學李敬德教授、劉桂華副教授等通過質量比較重的稀土和過渡金屬雙摻雜策略，在CeO₂內產生晶格應力，并且穩定氧空穴位點，從而顯著提高CeO₂的堿性HER。

本文要點

(1)

稀土元素Y和過渡金屬Co雙摻雜能夠產生壓縮晶格應力，并且提高氧空穴位點的密度，能夠增強水分子在氧空穴位點解離，改善氧空穴相鄰位點的氫吸附，因此顯著增強HER電催化動力學。

(2)

稀土元素Y摻雜的Y-O化學鍵比Ce-O化學鍵更強，因此Y摻雜能夠穩定氧空穴位點，實現優異的穩定性。Y,Co-CeO₂雙摻雜氧化物電催化劑具有超低的HER過電勢（27 mV, 10 mA cm^-2）和Tafel斜率（48 mV dec^-1），性能超過了Pt電催化劑。當使用Y,Co-CeO₂構筑陰離子交換膜電解槽，能夠在600 mA cm^-2電流密度穩定工作500 h。這種晶格應力調控和氧空穴穩定的協同策略有助于理性設計高效率且穩定的氧化物HER電催化劑。

參考文獻

Xiaojing Liu, Shuaichong Wei, Shuyi Cao, Yongguang Zhang, Wei Xue, Yanji Wang, Guihua Liu, Jingde Li, Lattice Strain with Stabilized Oxygen Vacancies Boosts Ceria for Robust Alkaline Hydrogen Evolution Outperforming Benchmark Pt, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202405970

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202405970