【核心研究背景】
电解水制氢是利用电化学技术，将水分解为氢气和氧气，实现电能到化学能的能源转换，具有广泛的大规模应用前景。阳极析氧反应（OER）涉及多步电子质子转移，动力学缓慢，是阻碍电解水技术大规模应用的关键瓶颈。Ru基贵金属催化剂在OER中具有较高的催化活性，但催化剂成本高且稳定性差，不能满足工业化大规模的应用需求。因此，开发高活性、高稳定性、低成本的OER催化剂具有重要的意义。
钙钛矿氧化物具有结构易调控、晶格氧易活化、稳定性好等优点，在电解水OER反应中表现出优异的催化性能。目前，钙钛矿的研究主要集中于催化性能的提升，由于缺乏催化剂活性位的结构精准调控策略，现阶段对于钙钛矿基OER催化剂在反应过程中的氧析出机理认识不清晰，极大的制约了高效钙钛矿基OER催化剂的设计和开发。
【催化剂的制备与关键表征】
本篇优秀学位论文通过溶胶凝胶法制备合成了LaCoO3系列催化剂，通过对La、Co、O的单位点及多位点元素掺杂，制备了Ni掺杂A位缺陷型La1-xNiyCo1-yO3钙钛矿催化剂、Ce/Ni共掺杂型CexLa1-x NiyCo1-yO3钙钛矿催化剂、具有高析氧活性的O位点Cl掺杂型LaCoO3-Clδ钙钛矿催化，探究了催化剂的微观结构调控和电催化析氧反应之间的构效关系，为高效钙钛矿基OER催化剂的设计与应用提供了理论依据。
【多种手段调控钙钛矿结构并提升其OER催化能力】
本论文利用钙钛矿结构的高稳定性，分别对钙钛矿材料的A、B、O位精准调控，探究单位点及多位点元素掺杂型LaCoO3钙钛矿基催化剂的可控制备策略；揭示不同原子引入钙钛矿催化剂在OER中的活性位点和反应路径；并提出钙钛矿基催化剂对OER的反应机理。
首先，降低A位La源的前驱体比例，并在B位点引入Ni源，原位构建高析氧活性的Ni掺杂A位缺陷型La1-xNiyCo1-yO3钙钛矿催化剂。所制备的La0.9Ni0.4Co0.6O3催化剂表现出优异的OER性能，当电流密度达到10 mA·cm-2时，过电位仅为1.57 V，这是由于A位缺陷能暴露出更多的Co/Ni位，为析氧反应的发生提供了丰富的活性位点，Ni的掺入调节了Co的电子结构，优化反应中间体的吸附/解析能，有效提升了催化剂OER性能。
采用原位掺杂策略，合成了Ce/Ni共掺杂型CexLa1-xNiyCo1-yO3钙钛矿催化剂，当电流密度为10 mA·cm-2时，Ce0.15La0.85Ni0.3Co0.7O3催化剂过电位仅为1.56 V，表现出优异的OER性能，优异的催化性能归因于双位点掺杂对B位Co电子结构的调控以及Co/Ni双活性位点的构筑，优化反应中间体的吸附/脱附能。同时，Ni掺杂引起了晶格氧的转化，降低了体相氧参与到OER的能垒。
采用溶胶凝胶法，原位构建具有高析氧活性的O位点Cl掺杂型LaCoO3-Clδ钙钛矿催化剂。LaCoO3-Cl15样品表现出优异的电催化OER性能，在10 mA·cm-2电流密度下，过电位仅为1.61 V，理论计算表明，Co-Cl配位的形成以及Cl掺杂对Co活性位点电子结构的调控是影响催化活性的重要原因。
【图文速览】
图1 La0.9NiyCo1-yO3催化剂的（a，b，c）SEM图，（d，e，f）HRTEM图和（g）HAADF-STEM-EDS-mapping图
图2 催化剂的XAS分析（Co）
图3 催化剂的XAS分析（Ni）
图4 La0.9NiyCo1-yO3催化剂的OER催化性能
图5 Ce0.15La0.85Ni0.3Co0.7O3催化剂的（a，b）SEM图，（c）HRTEM图和（d）HAADF-STEM-EDS-mapping图
图6 催化剂的XAS分析（Co）
图7 催化剂的XAS分析（Ni）
图8 Ce0.15La0.85Ni0.3Co0.7O3催化剂的OER催化性能
图9 LaCoO3-Cl10催化剂的（a，b，c）SEM图，（d，e）HRTEM图和（f）HAADF-STEM-EDS-mapping图
图10 催化剂的XAS分析
图11 催化剂的XAS分析： WT轮廓图
图12 LaCoO3-Cl10催化剂的OER催化性能
【研究结论】
本篇优秀学位论文针对钙钛矿基催化剂活性位的精准调控及其电催化OER性能展开研究，采用溶胶凝胶法对LaCoO3进行了单位点及多位点元素掺杂，探究了催化剂的微观结构调控和电催化析氧反应之间的构效关系，为高效钙钛矿基OER催化剂的设计与应用提供了理论依据。
