表面结构与应变工程协同调控La2/3Sr1/3MnO3薄膜析氧反应活性的机制研究

本综述系统阐述了钙钛矿型过渡金属氧化物（ABO3-TMOs）薄膜中应变工程与表面结构工程对析氧反应（OER）活性的协同调控机制。通过构建具有阶梯状表面结构的La2/3Sr1/3MnO3（LSMO）薄膜模型，揭示了表面悬挂键增加和双交换相互作用增强对提升OER活性的关键作用，为设计高效非贵金属电催化剂提供了新视角。

　　

Highlight

应变与表面结构工程已被证实是调控钙钛矿型过渡金属氧化物（ABO₃-TMOs）电子结构以增强析氧反应（OER）活性的有效策略。然而，在不同应变状态下，表面结构工程对ABO₃-TMOs的OER活性的影响尚不明确。本研究通过在预处理后的LaAlO₃（LAO）和SrTiO₃（STO）衬底上制备具有均匀阶梯结构的La_2/3Sr_1/3MnO₃（LSMO）薄膜，分别实现了压缩应变和拉伸应变。研究发现，相较于原始衬底上生长的薄膜，预处理衬底上生长的LSMO薄膜在压缩或拉伸应变下均表现出更高的OER活性，这归因于表面悬挂键的增加和双交换相互作用的增强。更有趣的是，表面结构工程在提升OER活性方面比应变工程更为高效，凸显了合理调控ABO₃-TMOs薄膜表面几何结构的重要性。

Conclusions

总之，我们制备了具有阶梯结构且处于不同应变状态的外延单晶LSMO薄膜作为模型电催化剂，以研究应变与结构工程对LSMO薄膜电催化活性的协同影响。研究发现，无论存在拉伸还是压缩应变，具有均匀阶梯结构的LSMO薄膜均表现出优于无此结构特征的薄膜的OER活性。活性提升的原因可能在于通过晶格应变弛豫增强了双交换相互作用，并通过引入不饱和Mn-O配位位点提高了表面悬挂键密度和表面化学势。此外，LSMO薄膜的表面结构工程在增强OER活性方面比应变工程更为高效。