DOI: 10.1021/acsami.0c10045
鈣鈦礦型氧化物由于其成本低、來源豐富以及堅固的性質而被公認為是最具吸引力的析氧反應（OER）催化劑之一。在這項研究中，采用簡便的靜電紡絲工藝和進一步的后煅燒處理制備了一維多孔LaFe1-xNixO3鈣鈦礦型氧化物納米纖維（LFNO NFs）。通過調整鈣鈦礦型氧化物中Fe和Ni的原子百分比，經研究者測定在所有制備的鈣鈦礦型氧化物中，LaFe0.25Ni0.75O3（LFNO-III）NFs提供了最佳的OER活性。尤其值得注意的是，進一步摻雜硒化物的LaFe0.25Ni0.75O3（LFNOSe-III）NFs表現出優異的OER活性，在10 mA cm-2下的過電位低至287 mV，在1 M KOH溶液中的塔菲爾斜率為8.7 mV dec-1，明顯超過母體鈣鈦礦氧化物和市售RuO2。它還具有良好的耐久性，在22小時的穩定性測試后沒有顯著降低。同時，通過密度泛函理論計算驗證了*OH、*O和*OOH中間體的最佳吸附特性，揭示了在Ni和Se共摻雜鈣鈦礦中，電催化活性中心是與Fe相鄰的Ni原子。這項工作為開發高效鈣鈦礦型氧化物催化劑提供了有效的方法。
圖1.硒摻雜LaFe0.25Ni0.75O3納米纖維的制備示意圖。
圖2.LFNO-Ⅲ和LFNOSe-Ⅲ的XRD圖（a），晶體結構示意圖（c，b）。（d）LFNO-Ⅲ和（e）LFNOSe-Ⅲ的SEM圖像。LFNOSe-Ⅲ的TEM圖像（f），HRTEM圖像（g）和SAED圖譜（h）。（i-n）LFNOSe-Ⅲ的HAADF-TEM圖像和相應的EDS元素映射圖像。
圖3.LFNO-Ⅲ和LFNOSe-Ⅲ的XPS光譜：（a）La 3d和Ni 2p，（b）Fe 2p和（c）O 1s。（d）LFNO-Ⅲ和LFNOSe-Ⅲ的ESR譜。
圖4.（a）LFO，（b）LFNO-Ⅲ和（c）LFNOSe-Ⅲ的狀態密度。（d）OER在可能位點上的火山圖，其描述符為G*O-G*OH，其中[Ni]和[Fe]代表*O和/或*OH的吸附位點，（Ni-Se，Fe氧化）和（Ni-Se，Fe未氧化）分別代表與Ni-Se位點相鄰的氧化和未氧化的Fe原子，（Fe氧化）和（Fe未氧化）分別代表與Ni位點相鄰的氧化和未氧化的Fe原子。（e-j）*O和/或*OH中間體在催化劑上的相應吸附幾何形狀。
圖5.（a）在O2飽和的1.0 M KOH水溶液中以1600rpm測試的LFO、LFNO-Ⅰ、LFNO-Ⅱ、LFNO-Ⅲ、LNO、LFNOSe-Ⅲ和RuO2的極化曲線。（b）在10 mA cm-2時催化劑的超電勢直方圖。（c）相應的Tafel圖。（d）電流密度與掃描速率的關系圖。（e）所制備催化劑的奈奎斯特圖。（e）的插圖為等效電路圖。（f）LFNOSe-Ⅲ在10 mA cm-2下的計時電位測量。（f）的插圖為新鮮和老化LFNOSe-Ⅲ的LSV曲線。
