Co基催化剂在氧气析出反应（OER）中表现出优异的催化性能，近年来成为研究的热点。OER是水分解反应中的关键步骤，其效率直接影响到可再生能源转换技术（如水电解、金属空气电池等）的性能。Co基催化剂因其成本低、资源丰富且具有良好的电催化活性，被广泛研究和应用。
以下将从Co基催化剂的结构设计、性能优化、稳定性以及与其他催化剂的比较等方面，详细探讨其在OER中的表现。
Co基催化剂的性能与其结构密切相关。研究表明，通过调控Co的氧化态、引入其他金属元素（如Fe、Ni、Mo等）以及构建多孔结构或复合材料，可以显著提高其OER活性。
氧空位与表面结构调控
氧空位是提高OER性能的重要因素。例如，通过等离子体刻蚀策略在Co₃O₄表面引入氧空位，可以显著提高其电子导电性并增加活性位点，从而降低过电位。实验表明，等离子体刻蚀后的Co₃O₄纳米片在1.6 V时的电流密度达到0.055 mA cm⁻²，比原始Co₃O₄高10倍。
这表明，氧空位的引入不仅增加了活性位点，还改善了电子传输路径，从而提高了催化效率。
多金属掺杂与合金化
引入其他金属元素（如Fe、Ni、Mo）可以进一步优化Co基催化剂的性能。例如，CoFeOₓ（CoFeO）在碱性溶液中表现出与IrO₂相当的OER活性，且在酸性溶液中表现出更高的稳定性。此外，Mo掺杂的CoP纳米片在1.0 M KOH中表现出329.9 mV的过电位，接近商业IrO₂的性能。
这些结果表明，多金属掺杂可以有效调节催化剂的电子结构和活性位点分布，从而提升其催化性能。
复合结构与三维多孔结构
构建三维多孔结构或复合材料可以提高催化剂的比表面积和电子导电性。例如，通过快速溶剂蒸发策略制备的三维Co复合材料在碱性溶液中表现出400 mV的开路电位和360 mV的过电位，优于商业IrO₂。这种结构不仅提供了更多的活性位点，还通过三维结构增强了电子传输路径，从而提高了催化效率。
OER性能通常通过过电位、塔菲尔斜率、法拉第效率和稳定性等指标进行评估。以下是一些关键性能指标及其对应的Co基催化剂表现：
过电位与塔菲尔斜率
过电位是衡量催化剂活性的重要指标，通常以达到10 mA cm⁻²电流密度时的过电位来评估。例如，CoNi-e-PNC催化剂在1.0 M KOH中表现出240 mV的过电位和112 mV/dec的塔菲尔斜率，显示出优异的OER活性。此外，Mo-CoP纳米片在1.0 M KOH中表现出112 mV的过电位，接近商业IrO₂的性能。
这些结果表明，Co基催化剂在OER中具有与贵金属催化剂相当的性能。
法拉第效率与稳定性
法拉第效率是衡量催化剂选择性的重要指标，通常以电流密度与理论最大电流密度的比值来评估。例如，CoNi-e-PNC催化剂在100小时内保持了较高的电流密度，表明其具有良好的稳定性。此外，ODR-Co9S8/CoO/NC催化剂在10,000次循环后仍表现出优异的催化性能。
这些结果表明，Co基催化剂在长期运行中具有良好的稳定性。
Co基催化剂在OER中的性能与贵金属催化剂（如IrO₂、RuO₂）和非贵金属催化剂（如FeCo基催化剂）相比具有以下优势：
与贵金属催化剂的比较
Co基催化剂在OER中的性能与IrO₂相当。例如，BSCF（Ba₀.₅Sr₀.₅Co₀.₈Fe₀.₂O₃–δ）在碱性溶液中表现出与IrO₂相当的OER活性，且具有更高的稳定性。此外，CoNi-e-PNC催化剂在1.0 M KOH中表现出240 mV的过电位，接近商业IrO₂的性能。这些结果表明，Co基催化剂在OER中具有与贵金属催化剂相当的性能。
与非贵金属催化剂的比较
Co基催化剂在OER中的性能优于许多非贵金属催化剂。例如，CoFeOₓ在碱性溶液中表现出与IrO₂相当的OER活性，且在酸性溶液中表现出更高的稳定性。此外，CoNi-e-PNC催化剂在1.0 M KOH中表现出240 mV的过电位，优于FeCo基催化剂。这些结果表明，Co基催化剂在OER中具有更高的活性和稳定性。
Co基催化剂因其成本低、资源丰富且具有优异的OER性能，被广泛应用于可再生能源转换技术中。
例如，CoNi-e-PNC催化剂在1.0 M KOH中表现出优异的OER性能，可用于水电解和金属空气电池。此外，CoNi-e-PNC催化剂在1.54 V的电池电压下即可产生10 mA/cm²的电流密度，显示出其在双功能电催化剂中的潜力。这些结果表明，Co基催化剂在OER中具有广阔的应用前景。
Co基催化剂在OER中表现出优异的催化性能，通过结构设计和性能优化，可以显著提高其活性和稳定性。Co基催化剂在OER中的性能与贵金属催化剂相当，且优于许多非贵金属催化剂。未来的研究应进一步探索Co基催化剂的结构设计和性能优化，以推动其在可再生能源转换技术中的应用。