胡桓铭，杨 帆，章俊良

(上海交通大学 a.中英国际低碳学院; b.机械与动力工程学院，上海 200240)

电催化氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction, ORR)和氧析出反应(Oxygen Evolution Reaction, OER)在能源转化中起着关键作用.具有优异性能的双功能电催化材料是开发高效再生燃料电池和可充电金属-空气电池等新型电化学能源器件的关键[1].传统的基于贵金属(如铂Pt)或贵金属氧化物(如氧化铱IrO2)的电催化剂仅在ORR或OER单向催化中表现出优异性能，无法作为双功能催化材料，而且其资源稀缺、价格昂贵.因此，急需开发高效、经济的新型双功能电催化材料[2-4].

在众多新型的ORR和OER电催化材料中，具有钙钛矿结构的氧化物(分子通式为ABO3)来源丰富，其成分、晶体结构、缺陷和电学性能易调控，制备简单，稳定性好，并且在碱性条件下具有双功能催化能力，因此受到广泛关注[5-6].近年来，研究者通过对钙钛矿氧化物的ORR和OER的催化性能和机理研究，提出ORR催化活性的B位表面原子eg轨道电子填充数描述符[7]和OER催化的吸附体析出机制[8]以及晶格氧氧化机制[9].虽然以上研究成果为钙钛矿氧化物的ORR和OER电催化剂的设计提供了依据，但是钙钛矿双功能电催化剂的开发仍存在以下难题：一方面，从材料本征活性角度考虑，双功能催化剂需要同时具备高的ORR和OER催化活性，增加了材料选择和设计难度；另一方面，钙钛矿氧化物的电导率较低，通常需要将活性物质与导电碳进行混合形成复合电极，利用高电导率的碳实现电子在催化剂外部的传导……