DOI: 10.1016/j.cej.2021.129422

用于析氧反应（OER）的分层金属氧化物载体催化剂在高效、低成本能源技术的发展中受到了广泛的关注。然而，纳米粒子与钙钛矿载体之间独特的相互作用尚不清楚。在此，研究者报告了一种独特且简单的策略，通过原位生长Ru/RuO2纳米颗粒来增强基于铁氧体（La0.9Fe0.92Ru0.08O3-δ，LFRO）纳米纤维结构的OER活性。采用改进的静电纺丝法制备了中空LFRO纤维。Ru和RuO2纳米粒子通过简单的出溶策略固定在LFRO基底表面上。得益于金属-金属氧化物相互作用和中空纤维大活性表面积的协同作用，RuO2纳米粒子修饰LFRO纳米纤维电极具有很高的电催化OER活性和耐久性。同时，KPFM测量表明，大量氧空位引起的低功函数可以加速电荷转移过程，从而促进OER动力学。综上所述，该工作通过简便的原位生长方法为合理设计高效的分层纳米结构电催化剂提供了新的见解。

图1.（a）高效OER催化剂的合成过程示意图；（b）LFO、LFO-H、LFRO、LFRO-H和LFRO-H-O的X射线衍射图；（c）XRD图，其扩展区域为2θ=31-35°；（d）LFO、LFRO、LFRO-H和LFRO-H-O的拉曼光谱。

图2.煅烧前的LFRO纤维（a），LFRO（b），LFRO-H（c）和LFRO-H-O（d）的AFM高度图像。比例尺为1μm。

图3.LFRO纳米纤维的HAADF图像（a）和EDS映射图像（b-e）。（f）LFRO纤维的表面区域，插图为纤维的AFM拓扑。

图4.（a-e）样品的SEM图像，插图显示纳米纤维的断裂表面。（a）LFO，（b）LFO-H，（c）LFRO，（d）LFRO-H，（e）LFRO-H-O；（f-g）溶解性纳米粒子的SEM图像，插图为HRTEM图像。（f）LFRO-H，（g）LFRO-H-O；（h）LFRO-H-O基底的HRTEM图像；（i）溶解性RuO2纳米粒子在LFRO-H-O纳米纤维上的HRTEM图像。

图5.不同阶段样品的XPS光谱。（a）Ru3p光谱及其模拟；（b）O1s光谱及其模拟；（c）不同氧物种的定量分析；（d）LFRO、LFRO-H和LFRO-H-O的H2-TPR光谱。

图6.（a）各种OER催化剂的LSV曲线；（b）各种催化剂在10 mA cm-2下的超电势；（c）各种催化剂的Tafel图；（d）各种催化剂在10 mA cm-2的恒定电流密度下的计时电位响应；（e）在这项工作中，将LFRO-H-O在10 mA cm-2下的超电势和Tafel斜率与最近报道的铁基催化剂进行了比较。

图7.（a-f）分别为LFRO（a，b），LFRO-H（c，d）和LFRO-H-O（e，f）的形貌图（顶部）和CPD图像（底部）。比例尺为2μm。（g-i）LFRO（g），LFRO-H（h），LFRO-H-O（i）的高度（黑线）和CPD（红线）轮廓。（j）不同样品基材的CPD值。（k）分别为LFRO（蓝点）、LFRO-H（橙点）和LFRO-H-O（红点）的Tafel斜率和功函数值之间的相关性。插图为超电势值与功函数之间的相关性。（l）OER针尖-样品系统的能级示意图。Evac和EF分别表示真空度和费米能级。对于每个样品，（l）中功函数符号的颜色与（k）中的颜色相匹配。