摘要：电子结构和电导率是析氧反应活性的重要描述符,它们可以通过掺杂来调节.鉴于金属掺杂通常会减少电催化剂的活性位点数量,本工作探究了阴离子掺杂对尖晶石钴酸锌(ZCO)电子结构及其析氧活性的影响.与三价钴为主的ZCO相比,用电负性较低的硫取代氧会提高低自旋态(t_(2g)-^(6)e_(g)^(1))二价钴的占比,其析氧活性要高于低自旋态的三价钴(t_(2g)-^(6)e_(g)^(0)).掺硫钴酸锌(ZCO-S)中钴离子和阴离子之间的电子密度的再分布导致了二价钴的增多,而且钴和硫离子间的强共价作用也会加速电荷迁移.ZCO-S在1.65伏(相对于可逆氢电极)下的比活性比原始ZCO高11倍.相反,掺入具有较高电负性和价态的氟(F)并不能有效地改善电子结构,最终导致材料析氧活性的降低.本工作建立了所掺阴离子的电负性与钴酸锌本征析氧活性之间的联系,并提供了一种通过掺杂不同电负性的阴离子来调控尖晶石氧化物的电子结构的简单有效的方法,这为合理设计高性能尖晶石电催化剂提供了新途径.

摘要：寻找一种性能良好的磁性绝缘材料是发展新型多功能量子自旋电子器件至关重要的基础,但是大多数已知的磁性绝缘材料具有居里温度低(<300 K),铁磁性和结构对称性差的特点.本工作中,我们成功设计并制备了一种新型的磁性绝缘体:Bi8Fe2.8Co0.2-Ti2O20Cl,它具有包含五层钙钛矿层的层状Sillen-Aurivillius结构.令人惊讶的是,此种化合物的居里温度达到了约804 K,比未掺杂的奈耳温度提高超过300 K.此外,由于Sillen层的存在,Bi8Fe2.8-Co0.2Ti2O20Cl具有比所有已知相同Co摩尔比掺杂的Aurivillius氧化物更大的剩余磁化强度.X射线吸收光谱(XAS)和X-光磁性圆二色性(XMCD)光谱分析表明,Bi8Fe2.8Co0.2Ti2O20Cl的铁磁性主要是由Co掺杂引起的FeO6八面体的形变和Fe-O-Co的DzyaloshinskiiMoriya(D-M)相互作用所致.