对于表面和界面电催化，电催化剂的物理和化学性质主要取决于其暴露面的原子排列，导致氧中间体的吸附和解离能量的变化，从而影响电催化剂本身的OER活性。最近的研究表明，具有(001)面的立方Co₃O₄比具有(111)面的Co₃O₄具有更高的OER活性，同时其他一些工作也报道了Co₃O₄的OER活性随暴露面的变化而不同。除了晶面之外，电子结构，特别是Co₃O₄的表面电子状态，可以通过产生氧缺陷来调节，并进一步改善其电催化OER活性。

人们关于Co₃O₄的面依赖性OER活性的工作仅集中在晶面的作用上，但没有探索氧空位掺入对具有不同面的Co₃O₄的OER活性的影响。在该项工作中，研究人员推测并证实了在具有不同暴露晶面的Co₃O₄中引入氧空位会对表面电子结构产生不同的影响，从而导致OER活性和电催化机理的变化。

具体而言，新加坡国立大学陈伟、安徽工业大学柳东明、程育汶和陈翔等通过水热法制备了暴露(001)面的Co₃O₄立方体和暴露(001)及(111)面的八面体Co₃O₄，然后用NaBH₄处理，以在其表面产生氧空位(催化剂分别命名为V_O-Cubic-Co₃O₄和V_O-T-Oc-Co₃O₄)。

实验结果表明，在引入氧空位后，(111)面的吸附质演化反应机制(AEM)保持不变，而(001)面的OER途径由于O 2p带中心的上移和Co与O的共价增强而从AEM转变为晶格氧机制(LOM)。因此，与V_O-T-Oc-Co₃O₄相比，V_O-Cubic-Co₃O₄中的晶格氧能够更充分地触发和参与OER过程，从而形成LOM路径，导致V_O-Cubic-Co₃O₄具有更高的OER活性。

电化学性能测试结果显示，最优的V_O-Cubic-Co₃O₄催化剂仅需375和417 mV的OER过电位就能达到10和20 mA cm⁻²的电流密度，Tafel斜率为58.2 mV dec⁻¹。此外，该催化剂在10 mA cm⁻²电流密度连续运行25小时仅发生27 mV的过电位衰减，且反应后材料的形貌和结构仍保持良好，表现出优异的稳定性。

总的来说，该项工作揭示了空位缺陷和晶面对催化剂OER性能的影响，为设计具有高活性的氧缺陷金属氧化物催化剂提供了指导。

Facet-dependent lattice oxygen activation on oxygen-defective Co₃O₄ for electrocatalytic oxygen evolution reaction. ACS Energy Letters, 2024. DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00701