本网讯（化材学院）近日，化材学院耿保友教授课题组通过表面化学态工程获得了具有优异的ORR和OER性能的双功能催化材料，相关研究结果发表于化学类国际顶级刊物《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201708765）。这是该课题组今年第二次在《德国应用化学》发表研究成果。

氧催化由于在能量储存和转换中起着至关重要的作用而备受关注。目前，Pt基化合物被认为是氧气还原反应（ORR）最好的催化剂，但其析氧反应（OER）活性较差；很少有材料的OER性能与Ir或Ru相比，然而，Ir或Ru基材料对ORR的活性很低。虽然铂铱钌合金可以用作双功能催化剂，但是原料的稀缺和高昂的成本阻碍了它们的应用。MnCo₂O₄是一种特别的尖晶石氧化物，普通的MnCo₂O₄对OER有良好的催化活性，ORR性能并不理想，可以通过它的结构柔性和化学态来调整它的催化性能，而如何进行调控却面临挑战。

化材学院耿保友教授课题组通过一种简便的方法高产率制备了介孔MnCo₂O₄材料，通过X射线光电子能谱（XPS）和同步辐射表征证实所获得的材料表面的Mn主要是Mn^IV，体相中的Mn主要是M^III，而表面和体相中的Co都是Co^II，这种特殊的化学态分布使得该材料可同时应用于OER和ORR反应。OER性能测试中，在电流密度为10 mA/cm²时呈现出较小的过电位（0.40V）；ORR性能测试中，MnCo₂O₄峰电位为0.83 V，与Pt/C（0.87 V）的ORR活性相接近，且该材料在3 mA/cm²的ORR电位和10 mA/cm²的OER电位之间的差值只有0.83V，可与目前报道双功能性最好的N、P掺杂的石墨烯相媲美。研究人员将所制备的材料组装成锌—空电池，经过180次循环后稳定性良好，MnCo₂O₄优异的双功能性质说明其具有较大的潜力被用于金属—空气电池。

该工作的第一作者是我校化材学院2014级硕士生王文海同学，耿保友教授为通讯作者，安徽师范大学为唯一通讯作者单位。该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目和能源纳米材料省级创新团队等经费的资助。