在中性pH（pH=7）電解液中，電解水制氫不僅可以避免腐蝕和安全問題，擴大催化劑的選擇范圍，而且還可能與人工光合作用和生物電催化相結合。然而，在中性溶液中能夠有效地完成緩慢的析氧反應（OER）的非均相催化劑卻相當缺乏。

基于此，中國科學技術大學俞書宏院士和高敏銳教授（共同通訊作者）等人報道了一種模板輔助策略，用于合成13種具有顯著高Brunauer-Emmett-Teller（BET）表面積的管狀納米結構鈣鈦礦氧化物（tube-like nanostructured perovskite oxides, TNPOs）。作者以碲（Te）納米線為模板，通過水熱和退火途徑合成了13種TNPOs，其BET表面積可以達到30-48 m²?g^-1，即LaCoO₃，分別是具有A點位摻雜劑（Ce、Pr、Nd、Sm和Gd）的LaCoO₃、具有B位點摻雜劑（Mn、Fe、Ni、Cu和Zn)以及具有A/B位點雙摻雜劑的LaCoO₃。

氫氣（H₂）作為原料和能源載體，已在煉油、氨和甲醇生產等領域中廣泛應用。然而，大部分H₂（約95%）是通過天然氣重整和煤氣化從化石燃料產生的，導致大量CO₂排放。由于缺乏低成本的電催化劑來降低與緩慢的陽極OER相關的動力學障礙，電解水制氫受到很大阻礙。此外，高腐蝕性環境會損壞雙極板和電解槽的其他組件，并且OER催化劑在惡劣環境中的穩定性仍然面臨著挑戰。其中，中性pH（pH=7）電解水是一種環境友好的技術，不僅消除了腐蝕問題并擴大了催化劑的選擇范圍，而且還提供了與光電催化和生物電催化結合的潛力。但是，由于OER動力學緩慢和中性電解質中離子電導率差，中性pH電解水的性能較低。因此，提高電解水裝置的效率需要先進的催化材料，具有高于現有催化劑的OER活性和穩定性。

合成與表征TNPOs

在O₂飽和1 M磷酸鹽緩沖溶液（PBS，pH=7）中，作者評估了13種TNPOs的OER性能，并與散裝LaCoO₃和商業RuO₂進行比較。旋轉盤電極（RDE）測量表明，LaCoO₃在10 mA cm^-2時需要668 mV的過電位。當引入Sm摻雜劑時，Sm-LaCoO₃在10 mA cm^-2下僅需要530 mV的過電位，而Ni-LaCoO₃的過電位為582 mV，Sm/Ni-LaCoO₃的過電位為579 mV，RuO₂催化劑的過電位為608 mV。在1.75 V vs. RHE下，Sm-LaCoO₃的電流密度高達8.5 mA cm^-2，分別是Ni-LaCoO₃、Sm/Ni-LaCoO₃、LaCoO₃、塊狀LaCoO₃和RuO₂催化劑的1.9、1.8、4.2、37和1.3倍。

General Synthesis of Tube-like Nanostructured Perovskite Oxides with Tunable Transition Metal-Oxygen Covalency for Efficient Water Electrooxidation in Neutral Media.?J. Am. Chem. Soc.,?2022, DOI: 10.1021/jacs.2c02989.