Strain‐Induced Orbital Contributions to Oxygen Electrocatalysis in Transition‐Metal Perovskites
Strain‐Induced Orbital Contributions to Oxygen Electrocatalysis in Transition‐Metal Perovskites
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应变诱导轨道对转变中氧电催化的贡献金属钙钛矿
DOI：
10.1002/aenm.202102175
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发表时间：
2021
影响因子：
27.8
通讯作者：
Martin, Lane W.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fernandez, Abel;Caretta, Lucas;Das, Sujit;Klewe, Christoph;Lou, Djamila;Parsonnet, Eric;Gao, Ran;Luo, Aileen;Shafer, Padraic;Martin, Lane W.
外延应变已经显示出对过渡金属钙钛矿氧化物中的轨道结构产生显著变化，并且进而对其中的氧电催化速率产生显著变化。在这里，外延应变被用来研究表面电子结构和氧气电催化原型燃料电池阴极系统之间的关系。结合高温电导弛豫研究和基于同步辐射的X射线吸收光谱研究不同程度的外延应变下的La0.5Sr0.5CoO3和La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3薄膜揭示了轨道结构和催化速率之间的强相关性。在这两个系统中，双轴拉伸应变下的薄膜同时表现出最快的反应动力学和最低的电子占据在thedz2轨道。这些结果进行了讨论的背景下，更广泛的化学趋势和电子描述符提出了过渡金属钙钛矿氧化物中的氧电催化。
Epitaxial strain has been shown to produce dramatic changes to the orbital structure in transition metal perovskite oxides and, in turn, the rate of oxygen electrocatalysis therein. Here, epitaxial strain is used to investigate the relationship between surface electronic structure and oxygen electrocatalysis in prototypical fuel cell cathode systems. Combining high‐temperature electrical‐conductivity‐relaxation studies and synchrotron‐based X‐ray absorption spectroscopy studies of La0.5Sr0.5CoO3and La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3thin films under varying degrees of epitaxial strain reveals a strong correlation between orbital structure and catalysis rates. In both systems, films under biaxial tensile strain simultaneously exhibit the fastest reaction kinetics and lowest electron occupation in thedz2orbitals. These results are discussed in the context of broader chemical trends and electronic descriptors are proposed for oxygen electrocatalysis in transition metal perovskite oxides.
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