近日，材料基因组工程研究院王元庆课题组与欧阳润海课题组和福州大学黄兴课题组合作，在钙钛矿电催化剂的表面重构方面取得重要进展，研究成果发表在国际著名杂志《Small》。文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202400668。该论文得到了国家自然科学基金面上项目 (批准号：22279077和22173058)和上海市科委面上项目（批准号：22ZR1424500）的资助。王元庆、欧阳润海与黄兴为共同通讯作者，硕士研究生谢华超（已毕业）、张宇轩（已毕业）与福州大学刘盼盼为共同一作，上海大学为第一单位。材料基因组工程研究院的冯凌燕、喻嘉、王子涵老师在本工作中也做出了重要贡献。
催化（包括电催化）是一个高度动态 的过程：反应环境（反应气氛、温度、 溶质、 溶剂等）会诱导催化剂的表面发生可逆或不可逆的重构，进而会影响反应物和中间体的吸附，活化和脱附，最终改变催化剂的本征活性。如何从动态观点去识别、理解电催化剂的活性位，并进而关联、辨析电催化反应的机理成为研究人员亟待解决的重要问题。 王元庆与欧阳润海课题组在前期研究成果（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 20, 11457–11465）的基础上，利用谱学、电镜表征和第一性原理计算，详细研究了碱金属Rb掺杂的FeCo基钙钛矿在合成阶段和电催化反应下的结构演化。实验和理论计算表明，Rb元素会在合成样品的表面富集（图1）；对其在析氧反应下的应用表明，掺Rb的钙钛矿催化剂经历了剧烈的表面重构，伴随着Rb的浸出和氧化锶的形成（图2）。
图1 实验和理论证实的Rb元素表面富集
图2 反应后的钙钛矿催化剂的电镜表征结果
尽管钙钛矿催化剂在电化学环境下的表面重构现象被各种先进表征手段逐步认识，但其动态结构演化的复杂性使得活性相和活性位的指认仍然充满争议 。王元庆课题组接下来将进一步结合原位/工况谱学和理论计算，深入探讨钙钛矿氧化物催化剂在电化学反应条件下的（近）表面结构动态演化的影响规律，并研究其在电催化循环中的具体参与机制 。