中科大俞书宏&高敏锐，最新JACS！

在中性pH（pH=7）电解液中，电解水制氢不仅可以避免腐蚀和安全问题，扩大催化剂的选择范围，而且还可能与人工光合作用和生物电催化相结合。然而，在中性溶液中能够有效地完成缓慢的析氧反应（OER）的非均相催化剂却相当缺乏。

基于此，中国科学技术大学俞书宏院士和高敏锐教授（共同通讯作者）等人报道了一种模板辅助策略，用于合成13种具有显着高Brunauer-Emmett-Teller（BET）表面积的管状纳米结构钙钛矿氧化物（tube-like nanostructured perovskite oxides, TNPOs）。作者以碲（Te）纳米线为模板，通过水热和退火途径合成了13种TNPOs，其BET表面积可以达到30-48 m² g^-1，即LaCoO₃，分别是具有A点位掺杂剂（Ce、Pr、Nd、Sm和Gd）的LaCoO₃、具有B位点掺杂剂（Mn、Fe、Ni、Cu和Zn)以及具有A/B位点双掺杂剂的LaCoO₃。

氢气（H₂）作为原料和能源载体，已在炼油、氨和甲醇生产等领域中广泛应用。然而，大部分H₂（约95%）是通过天然气重整和煤气化从化石燃料产生的，导致大量CO₂排放。由于缺乏低成本的电催化剂来降低与缓慢的阳极OER相关的动力学障碍，电解水制氢受到很大阻碍。此外，高腐蚀性环境会损坏双极板和电解槽的其他组件，并且OER催化剂在恶劣环境中的稳定性仍然面临着挑战。其中，中性pH（pH=7）电解水是一种环境友好的技术，不仅消除了腐蚀问题并扩大了催化剂的选择范围，而且还提供了与光电催化和生物电催化结合的潜力。但是，由于OER动力学缓慢和中性电解质中离子电导率差，中性pH电解水的性能较低。因此，提高电解水装置的效率需要先进的催化材料，具有高于现有催化剂的OER活性和稳定性。

合成与表征TNPOs

在O₂饱和1 M磷酸盐缓冲溶液（PBS，pH=7）中，作者评估了13种TNPOs的OER性能，并与散装LaCoO₃和商业RuO₂进行比较。旋转盘电极（RDE）测量表明，LaCoO₃在10 mA cm^-2时需要668 mV的过电位。当引入Sm掺杂剂时，Sm-LaCoO₃在10 mA cm^-2下仅需要530 mV的过电位，而Ni-LaCoO₃的过电位为582 mV，Sm/Ni-LaCoO₃的过电位为579 mV，RuO₂催化剂的过电位为608 mV。在1.75 V vs. RHE下，Sm-LaCoO₃的电流密度高达8.5 mA cm^-2，分别是Ni-LaCoO₃、Sm/Ni-LaCoO₃、LaCoO₃、块状LaCoO₃和RuO₂催化剂的1.9、1.8、4.2、37和1.3倍。

General Synthesis of Tube-like Nanostructured Perovskite Oxides with Tunable Transition Metal-Oxygen Covalency for Efficient Water Electrooxidation in Neutral Media. J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c02989.