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1.研究背景

1.1引言

基于地球富有的元素为氧电催化开发高效高稳定性的催化剂对有效地进行能量储存和转化是重要的^[1]，而钙钛矿是地球上最多的矿物^[2]。氧电催化是开发有效的能量储存和转化设备（例如：金属-空气电池和再生燃料电池）的重心，它能将间歇可再生能源和急需能源联系起来^[1]，当可再生能源供大于求时，过剩的电能可以在电解池中进行非自发电化学反应，并以化学能的形式储藏；当供不应求时，之前储藏的电能在原电池中自发进行电化学反应，以补足电能需求。所以，电化学技术将起到关键性的作用，它可以实现电能和化学能的相互转换，并且能够贮藏电能以备不时之需^[3]。然而，氧电催化过程被氧化还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的反应动力学的本征超电势所约束，尤其是对于作为含有铂、钌或铱等贵金属催化剂替代品的第一过渡金属氧化物来说更是这样^[1]。与此同时，氧电催化剂的稳定性也是一个我们需要克服的问题^[1]。

1.2析氧反应OER催化剂简介

析氧反应OER是一个重要的电化学反应，它被广泛用于水电解、电合成和电镀等电化学工业中，为了降低析氧过电位，需要采用高活性高稳定性的催化剂^[4]。

氧电催化剂的种类繁多^[5]，常用的OER催化剂有过渡金属的氧化物、层状双氢氧化物、钙钛矿、尖晶石等等。钙钛矿具有灵活的可”化学剪裁”特点，且具有独特的物理性质（如铁磁性、铁电性、超导性、）^[6],ABO₃型钙钛矿氧化物具有特殊的缺陷结构，对氧气分子具有较强的表面吸附和解离作用，并且在钙钛矿氧化物晶体内部往往又存在一定浓度的氧空位，非常有利于氧离子在其内部传输。因此，在析氧反应中钙钛矿具有广泛的研究和运用^[7]

1.3钙钛矿所面临的热点问题

近几年来，研究人员对钙钛矿催化剂进行了不断的研究和创新，其催化性能基本上已经能满足电池的使用要求，但仍有许多地方需要改进。

钙钛矿虽然是一种离子-电子混合型导体，但是普遍上其电子电导率还是处于比较低的水平上的，不利于改善电池在充放电反应中的极化问题。