晶格氧逸出抑制策略：从氧空位能垒到反应环境调控的五大路径

这篇文章华算科技系统晶格氧催化，重点阐述了抑制晶格的五大策略：氧空位电子结构。

什么是晶格氧？

Lattice Oxygen2-在过渡金属氧化物中，晶格氧通过与金属离子（如、Fe、Ni 等）形成 M–O–M 桥联结构，构成晶体的基本骨架。

晶格氧属于体相内的结构组分，通常具有较高的结合能和较低的反应活性，需要较强的驱动力才能使其逸出图晶格氧机制示意图。DOI: 10.1038/s41467-023-41458-5

晶格氧的作用

电催化OER在“晶格氧机制”（Lattice Oxygen Mechanism, LOM）中，晶格氧直接参与产物（如 O₂）的形成图晶格氧直接参与C–C键断裂，降低反应能垒的机制。DOI: 10.1002/anie.202513447

调控金属电子结构

，进而影响催化中心的氧化还原性质及吸附行为。例如，键的共价程度决定了金属 d 带中心与 O 2p 轨道的能级重叠情况，从而影响反应路径的选择性。

介导氧离子迁移与导电行为

/图迁移的机理路径示意图，显示其通过CrO₄四面体稳定过氧物种O₂²⁻。DOI: 10.1002/anie.202416719

如何抑制晶格氧逸出

晶体结构、电荷分布、迁移行为、表面稳定性及反应环境提高晶格氧的热力学稳定性是抑制其逸出的首要策略。E）具体方法包括：4+Ti），增强键的共价性或离子性；优化金属配位结构（如 MO八面体）以提高局域几何稳定性；避免易诱发电子重排的低对称性或低价态结构。图通过引入高电负性的氟离子填充 ZnCo₂O₄ 表面氧空位合成 ZnCo₂O₄₋ₓFₓ 的过程。DOI: 10.1002/ange.202301408

抑制氧离子迁移

O²⁻具体策略包括：3+Ti）以中断链；构建层状或二维结构以限制 O在三维空间中的迁移自由度；优化晶格对称性与畸变程度以提高迁移能垒。此外，缺陷图通过 Nd 掺杂形成强 Nd–O 键增强 TM–O 键能，抑制晶格氧逸出的机制研究。DOI: 10.1002/adfm.202519006

调控电子结构

d当 O 2p 轨道能级过高、接近费米能级时，容易发生电子激发，促使氧更易逸出。因此，是抑制其活性的关键。可通过调节金属中心的价态、引入电负性更高的元素、或掺杂能带调控元素（如稀土或 5d 过渡金属）来实现能带调节。

合理控制 p–d 杂化强度，使 O 2p 轨道不与费米能级重叠，可降低激发态的形成倾向电化学图结合杂化轨道分析，展示 Ga–RuO的原子构型、不同掺杂金属对xDOI: 10.1002/anie.202505908

稳定表面结构

构建外壳包覆层此外，，如选用表面能较低的或 {111} 面，可降低表面重构倾向与表面氧空位的生成概率。同时，布，降低局域电子浓度，有助于避免因电子积累引发的表面氧活化和脱附。