析氧反应（OER）是水电解中的关键反应之一，它在阳极发生，直接影响整体电解效率。由于OER存在较慢的动力学和较高的过电位，极大地限制了水电解的效率和可持续性。相比传统的催化剂，磁场调控OER反应途径、改善反应能量学和动力学已成为一个新兴的研究方向。自旋调控是调节OER反应机制的有前景的方法之一，通过磁场与自旋相关的效应来优化反应过程。然而，关于自旋效应和非自旋效应如何促进OER的研究仍处于争论之中，尤其是如何区分这些效应的具体机制。
为了解决这一问题，南洋理工大学Anke Yu，邬天择 & 徐梽川院士等人携手在Nature Energy期刊上发表了题为“Spin-related and non-spin-related effects of magnetic fields on water oxidation”的最新综述论文。该团队概述了磁场对OER的增强作用，并深入探讨了自旋相关和非自旋相关效应。通过实验，他们成功获取了在不同催化剂表面、自旋对催化剂本体及反应中间体的影响数据，进一步揭示了自旋效应在OER中的关键作用。
研究发现，磁场能够通过调节催化剂的自旋状态，改变反应中间体的吸附和反应途径，从而改善OER的热力学和动力学性能。此外，团队还提出了如何在实验中区分自旋相关和非自旋相关效应的方法，为进一步的研究提供了指导。
（1）综述首次探讨了磁场对析氧反应（OER）的增强作用，分析了自旋相关和非自旋相关效应的不同机制。通过对磁场影响下OER的研究，揭示了磁场在提高反应动力学和能量学方面的潜力。
（2）文章探讨了自旋相关机制在OER中的作用，指出自旋对催化剂本体、催化界面以及反应中间体的关键影响。通过优化自旋相互作用，可以改善反应路径，进而提升OER效率。具体来说，磁场通过调节自旋相关效应促进了OER的反应过程，可能绕过热力学限制，从而改善反应速率和能量消耗。
（3）此外，文章还分析了非自旋相关效应对OER性能的影响，例如磁流体动力学效应、磁电阻效应等。这些非自旋因素也被认为能够对OER起到促进作用，但其具体机制仍需进一步研究。
（4）综上所述，本文为理解磁场增强OER的机制提供了重要的理论依据，并为区分自旋相关和非自旋相关效应提供了实验实践指导，为未来电催化研究提供了新的视角。
图1:磁场时，电化学反应中产生的非自旋相关效应。
图2:OER测量中推荐的磁场实验装置。
图3:体自旋、界面自旋和中间自旋的特定效应。
图4:磁场时，析氧反应OER增强的长程自旋排序。
图5:影响表面磁化的界面自旋相互作用。
图6:中间自旋配置示意图。
图7:自旋相关析氧反应OER增强的关键因素。
图8:磁场时，析氧反应OER的概述和展望。
本文通过深入探讨磁场对析氧反应（OER）的影响，揭示了自旋效应在催化中的潜力，并为进一步优化催化剂性能提供了新思路。首先，研究表明，磁场不仅能增强OER活性，还可能通过调控催化剂的自旋特性优化反应路径，这一发现为催化反应中的自旋效应开辟了新的研究方向。其次，尽管自旋相关效应和非自旋相关效应的复杂性仍然是挑战，但本文通过系统的分析与实验指导，为区分两者的影响提供了重要框架，推动了自旋效应与催化性能之间关系的进一步理解。
此外，研究强调了催化剂本体、催化界面和中间体在自旋调控中的重要作用，这为未来催化剂设计和性能优化提供了理论依据。最终，本文的发现不仅促进了OER研究的深入，也为其他催化反应中的自旋效应应用提供了启示，预示着自旋效应可能成为催化领域的一个突破性工具。
Yu, A., Zhang, Y., Zhu, S. et al. Spin-related and non-spin-related effects of magnetic fields on water oxidation. Nat Energy 10, 435–447 (2025). https://doi.org/10.1038/s41560-025-01744-6