硒掺杂调控CoMoO4 晶格应变诱导高活性γ-CoOOH生成及其高效水氧化机制研究

针对电催化析氧反应(OER)中自重构钴氧氢氧化物(CoOOH)通常形成低活性β相而非高活性γ相的问题，研究人员通过硒(Se)掺杂CoMoO4 的策略，成功诱导晶格应变并形成高自旋态Co2+ ，实现γ-CoOOH的可控重构。该催化剂在1 M KOH中表现出332 mV@1000 mA cm-2 的低过电位和200小时稳定性，为高活性相设计提供了新思路。

　　

能源转换技术中，电催化析氧反应(OER)是水分解和金属-空气电池等技术的核心环节，但其四电子转移过程的缓慢动力学导致高过电位。虽然自重构形成的钴氧氢氧化物(CoOOH)比直接合成的更具活性，但自发原子重排通常生成低活性的β-CoOOH，而非具有更大层间距和高自旋态Co³⁺
的γ-CoOOH。北京理工大学的研究团队在《Applied Catalysis B: Environment and Energy》发表研究，通过硒掺杂CoMoO₄
的晶格工程，首次实现γ-CoOOH的可控重构。

研究采用同步辐射X射线吸收谱(XAS)、几何相位分析(GPA)和原位拉曼光谱等技术，结合密度泛函理论(DFT)计算。通过水热-煅烧两步法在泡沫镍上制备Se-CoMoO₄
纳米片阵列，利用上海光源BL11B线站进行表征。

Preparation of Work Electrodes
通过调控Se掺杂量，在CoMoO₄
晶格间隙引入Se原子，形成垂直排列的纳米片结构。

Results and Discussion

1. 硒掺杂引起0.5%的晶格膨胀和0.15 eV的Co 3d能带中心上移，产生拉伸应变和高自旋态Co²⁺
   ；
2. 原位拉曼证实Se-CoMoO₄
   在1.35 V(vs. RHE)直接重构为γ-CoOOH，而未掺杂样品生成β相；
3. 优化的电子结构使γ-CoOOH在1000 mA cm^-2
   电流密度下过电位仅332 mV，电荷转移电阻降低61%。

Conclusion
该研究突破性地通过晶格应变工程调控相变路径，阐明Se掺杂诱导γ相形成的"拉伸应变-高自旋态"协同机制。所创制的催化剂在安培级电流下保持200小时稳定性，为设计高性能OER催化剂提供了新范式。这项工作不仅解决β相主导重构的科学难题，更通过原子级应变调控策略，为其他能源材料的相工程研究开辟新方向。