新策略！内蒙古大学美女教授，联合郑大「青年长江」，新发AEM！

合理设计以及阐明几何构型调控与电催化性能之间的关联性是一个具有挑战的课题。

2025年3月5日，内蒙古大学孙静、王青副教授，郑州大学张佳楠教授在国际知名期刊Advanced Energy Materials上发表了题为《Activating Inert Palmeirite Through Co Local-Environment Modulation and Spin Electrons Rearrangement for Superior Oxygen Evolution》的研究论文，Jia-xin Wen为论文第一作者，孙静、王青、张佳楠为论文共同的通讯作者。

孙静，“骏马计划”研究员，2016年学士毕业于内蒙古工业大学，2019年硕士毕业于内蒙古大学，2022年博士毕业于内蒙古大学，现于内蒙古大学担任“骏马计划”研究员。

孙静的研究方向为尖晶石电催化材料、过渡金属电催化材料以及单原子电催化材料。在Nano Lett.、 Angew. Chem. Int. Ed.、Appl. Catal. B Environ. 、Adv. Energy Materials.等期刊发表多篇论文。

王青，副教授，“骏马计划”研究员，博士生导师。2014年本科毕业于西安交通大学；2018年博士毕业于新加坡国立大学；之后在日本名古屋大学进行博士后研究；2019年12月，于内蒙古大学任职。

王青副教授主要从事大共轭有机功能材料方面的研究工作，在 Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Eur. J.、Chem Asian J.、Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表多篇论文。

张佳楠，教授，博导，教育部青年长江学者，英国皇家化学会会士，中国化学会女委会委员，中国化学会青委会委员。分别于2005年和2010年获得吉林大学学士学位和博士学位 ，2008年至2009年在美国橡树岭国家实验室访问 。2019年在日本国立综合产业技术研究所（AIST）访问学习。

张佳楠教授主要从事碳基复合材料在质子交换膜燃料电池（PEMFCs）和金属空气电池等能源转换与能源存储装置中的电催化材料的设计、构筑、应用以及相关电催化过程机理研究，并取得了重要进展。在Nat. Commun.、Angew Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、ACS Catal.、 Energy Storage Mater.、Nano Res. 等期刊上发表论文70余篇，多篇文章被评为ESI高被引文章。

在本文中，作者报道了一种创新策略，即将硫化钴纳米粒子（Co₃S₄ NPs）锚定在Co₂Mo₃O₈纳米片表面，从而引发自旋电子的重新排列，激活惰性位点。

X射线吸收光谱显示，在界面处形成了具有不对称键极化的Co²⁺-O-Co³⁺双金属桥接位点，引发了Co³⁺从低自旋到中等自旋的有利自旋转变。更重要的是，Co₂Mo₃O₈/Co₃S₄表现出显著的析氧反应性能，在10 mA cm^-2时的过电位仅为227 mV。

在工业过程温度下，只需2.37 V就能实现整体水分解并获得高达1 A cm^-2的电流密度。密度泛函理论（DFT）计算结果证实，与晶格畸变相关的自旋转变优化了中间能量，从而增强了*OOH的吸附。

该研究揭示了帕尔梅里石通过几何构型调控和自旋电子重排实现工业规模海水整体分解的潜力。

图1：Co₂Mo₃O₈/Co₃S₄复合催化剂的制备过程、结构表征和元素分布

图2：X射线吸收光谱（XAS）和超导量子干涉装置（SQUID）分析

图3：Co₂Mo₃O₈/Co₃S₄在析氧反应（OER）中的电化学性能

图4：Co₂Mo₃O₈/Co₃S₄在工业化条件下的整体水分解性能

图5：Co₂Mo₃O₈/Co₃S₄在氧还原反应（ORR）中的性能

图6：密度泛函理论（DFT）计算

综上，作者通过创新性策略，将硫化钴（Co₃S₄）纳米粒子锚定在Co₂Mo₃O₈纳米片表面，形成复合催化剂Co₂Mo₃O₈/Co₃S₄，用于高效析氧反应（OER）。

研究通过X射线吸收光谱（XAS）和密度泛函理论（DFT）计算，揭示了Co₂Mo₃O8/Co₃S₄界面处的Co²⁺-O-Co³⁺双金属桥位点结构，并发现其能够引发Co³⁺从低自旋到中间自旋的有利转变，从而优化OER中间体的吸附能。

该研究不仅通过几何构型调控和自旋电子重排激活了Palmeirite氧化物的惰性位点，还为设计高性能OER催化剂提供了新的理论依据，特别是在海水环境中展现出巨大潜力。

Co₂Mo₃O₈/Co₃S₄复合催化剂因其优异的OER性能和在海水中的稳定性，是一种有前景的工业级整体海水电解催化剂，有望在大规模绿色氢气生产中实现应用。

Activating Inert Palmeirite Through Co Local-Environment Modulation and Spin Electrons Rearrangement for Superior Oxygen Evolution， Adv. Energy Mater. (2025),