Cations dans les sites octaédriques : un descripteur pour l'électrocatalyse de l'oxygène sur les spinelles de métaux de transition

Explorer des électrocatalyseurs efficaces et à faible coût pour la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) et la réaction d'évolution de l'oxygène (OER) est essentiel pour développer des technologies d'énergie renouvelable telles que les piles à hydrogène, les batteries métal-air et les électrolyseurs d'eau. La conception rationnelle d'un catalyseur peut être guidée par l'identification de descripteurs qui déterminent son activité. Ici, une étude des descripteurs sur l'ORR/OER des oxydes de spinelle est présentée. Avec une série de MnCo2 O4, le Mn dans les sites octaédriques est identifié comme un site actif. Cette découverte est ensuite appliquée pour expliquer avec succès les activités ORR/OER d'autres spinelles de métaux de transition, y compris Mnx Co3-x O4 (x = 2, 2.5, 3), Lix Mn2 O4 (x = 0.7, 1), XCo2 O4 (X = Co, Ni, Zn) et XFe2 O4 (X = Mn, Co, Ni). Un principe général est conclu selon lequel l'occupation eg du cation actif dans le site octaédrique est le descripteur d'activité pour l'ORR/OER des spinelles, consolidant le rôle du remplissage orbital électronique dans la catalyse des oxydes métalliques.