过渡金属氧化物是锌-空气电池极具发展前景的电催化剂，但在析氧反应（OER）中，由于吸附质的析出机制导致Zn离子电池的表面重构，使得其循环性能较差。
基于此，南京信息工程大学卜云飞教授和卢千副教授、澳大利亚科廷大学邵宗平教授等人报道了以正硅酸四乙酯为硅源，采用简单的一步溶出法将BaCaSiO4（BCS）纳米颗粒掺入到PrBa0.5Ca0.5Co2O5+δ（PBCC）表面。BCS-PBCC在1.0 M KOH条件下，在10 mA cm-2下的过电位为300 mV。作为概念验证，利用BCS-PBCC组装的Zn-空气电池在50 mA cm-2下的低充电电压为1.93 V，在5 mA cm-2下的稳定充电电压超过150 h。
VASP解读
通过DFT计算，作者研究了BCS-PBCC体系在OER过程中的反应机理和质子转移途径。通过比较BCS和PBCC单独的电荷密度以及BCS-PBCC异质结构，发现钙钛矿母体中的Co原子具有较高的负电荷，而Si原子具有较高的正电荷，表明电子从质子受体BCS向PBCC中的Co位转移。同时，作者还研究了BCS-PBCC异质结构中OER的电化学阶段。该过程通常包括跨越AEM和LOM路线的五个基本步骤，其中包括四个电化学步骤和一个涉及O2解吸的单一非电化学步骤。
研究发现，BCS-PBCC系统遵循LOM途径。步骤2中*OOH（*表示活性位点）的形成是一个潜在的速率决定步骤（PDS），高于AEM途径。当PDS从*OOH的形成转变为*OH的去质子化时，AEM途径中ΔG(*OOH)=G(*OH) + 3.2 eV之间的强比例关系变得明显。我们提出了一种质子受体-钙钛矿异质结构存在的杂化LOM。两个异构中间体M1（代表PBCC中Co的吸附位点）和M2（代表BCS中Si的吸附位点）的相对稳定性和ΔG（活化自由能）是将OER机制与不同局部构型联系起来的关键。作者认为BCS组分促进了中间体OH*向O*的去质子化，从而改善了复合体系中OER的整体动力学。
Accelerated deprotonation with a hydroxy-silicon alkali solid for rechargeable zinc-air batteries. Nat. Commun., 2023, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-42728-y.
