在Li-O₂电池中，掺杂剂与氧空位（Vo）在金属氧化物之间的复杂相互作用对于增强吸附和电子转移过程至关重要。然而，Vo、掺杂剂和宿主基质之间的协同机制尚不清楚。
基于此，2025年3月13日，郑州大学刘清朝在国际期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Electron Itinerancy Mediated by Oxygen Vacancies Breaks the Inert Electron Chain to Boosts Lithium-Oxygen Batteries Electrocatalysis》的研究论文。
在此，研究人员制备了含有丰富氧空位的钌单原子修饰TiO₂纳米棒（Ru1-TiO2-x），作为Li-O₂电池的高效催化剂。
实验和理论研究表明，氧空位作为“电子泵”，促进电子的迁移行为，而Ru1则作为“电子缓冲”进一步激活[Ru-O-Ti]电子链，从而使Li-O₂电池在循环过程中具有高活性和稳定的双向自调节特性。
因此，基于Ru1-TiO2-x的Li-O₂电池表现出超低的充电极化和稳定的性能。Vo和Ru1协同控制Ti位点的d带中心，形成灵活可调的Ru-Ti双活性位点。这种调节有效平衡了与界面氧中间体（*O）的结合强度，从而显著降低了活化能垒。哈密顿布局进一步揭示了远程轨道耦合在保持结构稳定性中的关键作用。
该研究为基于氧空位的电子转移动力学提供了见解，并为激活催化惰性材料提出了新策略。
Electron Itinerancy Mediated by Oxygen Vacancies Breaks the Inert Electron Chain to Boosts Lithium-Oxygen Batteries Electrocatalysis, Angewandte Chemie International Edition, 2025. https://doi.org/10.1002/anie.202501837.
