DOI: 10.1016/j.jechem.2022.12.038

经证实，场辅助电催化反应是增强析氧反应（OER）电催化剂活性的有效策略。在此，本研究报道了铁磁性FeCo2O4纳米纤维的原位磁场增强电催化活性。结果表明，通过施加外部磁场，FeCo2O4纳米纤维在10mA/cm2下的OER过电位显示出40mV的左移，在非铁磁性Co3O4纳米纤维中没有观察到明显的变化。计算结果表明，在外加磁场作用下，Co3d和O2p的态密度有更多的重叠。因此，铁磁性FeCo2O4中3d-2p的自旋杂化和自旋电荷转移动力学得到了优化，这可以促进氧中间产物的吸附和电子转移，显著提高其电催化效率。此外，通过施加外部磁场，FeCo2O4纳米纤维基锌空气电池（ZAB）的最大功率密度从97.3mW/cm2增加到108.2mW/cm2，为磁性阴极电催化剂在ZABs中的应用提供了新的思路。

图1.（a）FeCo2O4纳米纤维的TEM图像。（b）Co3O4和FeCo2O4纳米纤维的XRD图谱。（c）FeCo2O4纳米纤维的STEM原子视图。（d）FeCo2O4纳米纤维的穆斯堡尔谱。（e）Co K-edge的XANES谱和（f）傅里叶变换扩展XAFS谱。（g）Co箔、（h）Co3O4和（i）FeCo2O4纳米纤维Co-edge处的k3加权扩展XAFS信号的小波变换。

图2.（a）FeCo2O4纳米纤维的磁滞回线和（b）ZFC/FC曲线。（c）Co3O4纳米纤维的磁滞回线和（d）ZFC/FC曲线。（e）磁场下OER以及FM和PM直接磁场下极化电子的产生示意图。

图3.（a）FeCo2O4和（b）Co3O4纳米纤维的LSV曲线。（c）FeCo2O4和（d）Co3O4纳米纤维的Tafel斜率。（e）FeCo2O4纳米纤维的EIS以及（f）电容电流与扫描速率的函数关系。

图4.FeCo2O4纳米纤维在磁场下进行OER前后的（a）Fe2p、（b）Co2p和（c）O1s XPS结果。（d）FeCo2O4的原子结构示意图。（e）无场和（f）有场时FeCo2O4的DOS。

图5.（a）FeCo2O4纳米纤维的初始磁化曲线。（b）当磁场强度不同时，Co3O4和FeCo2O4纳米纤维在10mA/cm2下的过电势。（c）FeCo2O4纳米纤维和（d）Co3O4纳米纤维在不同磁场强度下电流密度的增加。（e）无磁场（0T）和有磁场（1T）、去除磁场（去除M）以及一段时间后（退磁）FeCo2O4纳米纤维的LSV曲线。（f）FeCo2O4纳米纤维的OER耐久性。（g）在有无磁场的情况下FeCo2O4基ZAB的充电和放电极化曲线，（h）放电极化曲线和功率密度曲线，以及（i）循环性能。