南大/河海Nature子刊：破坏自旋相关对称性，助力BixEr2-xRu2O7高效催化酸性析氧

虽然酸性析氧反应在电化学能量转换装置中发挥着关键作用，但酸性电解质中的析氧反应动力学缓慢且催化剂稳定性差，这对材料开发来说是一项巨大的挑战。与传统的催化剂纳米结构不同，通过破坏催化剂结构对称性以重新排列自旋电子占据态并优化自旋相关的轨道相互作用以改变催化剂和反应物之间的电荷转移是一项提高催化剂性能的有效策略。

近日，南京大学刘力哲和河海大学王沛芳等制造了Bi_xEr_2-xRu₂O₇烧绿石(BERO)，以揭示酸性电解质中自旋相关的对称性破缺与OER性能之间的相关性。

因为Bi-6的孤对电子可以影响Ru位点与最近邻配位氧原子的键合相互作用，导致室温下原子无序杂化，这使得Bi₂Ru₂O₇(BRO)中的RuO₆配位多面体通过电子-声子相互作用从O_h变为D_3d对称的点群。与其他具有明显原子无序特征的常规烧绿石不同，Er₂Ru₂O₇体系由于其与Er和Ru离子在d和f轨道上特殊的量子交换相互作用而变得异常复杂。作为温度函数测量的逆均匀磁化率显示出线性变化，并且Ru和Er亚晶格在室温下保持有序配置，这明显不同于其他具有无序结构的Ru烧绿石。

更重要的是，Er₂Ru₂O₇样品中磁晶胞和结构晶胞尺寸相同，并且Er离子的16倍简并基态分裂成8个Kramers双峰。中子散射数据表明，在现有布拉格峰(Q = 0)的顶部可以看到一些额外的强度，这与有序结构的Ru亚晶格相关。因此，BRO中引入的Er阳离子对这种对称性破坏不敏感，可用于控制Bi_xEr_2-xRu₂O₇样品中的原子无序程度。

相关电化学测试表明，在酸性电解液中，这种多级杂化的Bi_xEr_2-xRu₂O₇可以在10 mA cm^-2下表现出约0.18 V的超低过电位，并具有出色的100小时稳定性。总的来说，这项工作为理解原子半无序杂化引起的自旋相关对称性破坏对提高酸性电解质中OER的催化活性和电化学稳定性的贡献提供了深层次的理解。

Spin-Related Symmetry Breaking Iinduced by Half-Ddisordered Hybridization in Bi_xEr_2-xRu₂O₇ Pyrochlores for Acidic Oxygen Evolution. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-31874-4

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南大/河海Nature子刊：破坏自旋相关对称性，助力BixEr2-xRu2O7高效催化酸性析氧

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