锌-空气电池(ZABs)具有高理论能量密度、高的安全性和低成本，被认为是最有前途的储能系统。ZABs发展的一个核心问题是探索能够有效催化析氧反应(OER)和氧还原反应(ORR)以实现长期稳定运行的空气阴极，为了解决这一难题，人们在实现具有可控组成和纳米结构的钙钛矿氧化物的合理设计方面付出巨大努力。
近日，兰州大学席聘贤和香港理工大学黄勃龙等通过配体辅助合成策略，成功制备具有蛋黄壳纳米结构的钙钛矿氧化物LaCo1-xFexO3。
研究人员合成一系列钙钛矿氧化物LaCo1-xFexO3 YSNs(x=0.00、0.10、0.25、0.50、0.75和1.00)。通过溶剂热反应和随后在空气中的热退火过程制备前体La-M-BTC固体微球，获得的YSNs由保护壳构成，在核壳之间具有较大的中空空间。
得益于LaCo1-xFexO3独特的结构和组成，其在电流密度为10 mA cm-2时表现出310 mV的OER过电位，并且能够长期稳定运行100小时。原位拉曼光谱表明，Fe取代促进了Co位点的预氧化，并在相对较低的施加电位下诱导表面重构为活性Co羟基氧化物，保证了优异的催化性能。
密度泛函理论(DFT)计算表明，将Fe适当引入钙钛矿LaCoO3可提高析氧反应(OER)催化剂的电活性和耐久性；同时Fe-3d轨道对Co-3d轨道显示出钉扎效应，以在OER的低过电位下保持Co位点的稳定价态。
此外，用LaCo0.75Fe0.25O组装的锌-空气电池(ZAB)具有1.47 V的高开路电位、905 Wh kg-1Zn的能量密度以及在大温度范围内的优异稳定性。这项工作为设计高性能钙钛矿型电催化剂提供了一种有效的策略，可广泛应用于能量转换和存储设备。
Boosting the Electrocatalytic Oxygen Evolution of Perovskite LaCo1-xFexO3 by the Construction of Yolk-Shell Nanostructures and Electronic Modulation. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202201131
