锂空气电池凭借极高的理论能量密度，被视作极具潜力的下一代高比能储能体系。然而，氧还原反应（ORR）与氧析出反应（OER）动力学迟缓所带来的充放电过电位高、循环稳定性差等问题，仍制约着其实际应用。现阶段，传统催化剂设计大多通过调控活性位点的电子结构与氧中间体吸附能来优化反应动力学；而氧物种氧化还原过程中的自旋态演变及其对反应路径的影响，尚未得到充分关注。尤其是充电阶段生成的高活性单线态氧（¹O₂），易诱发剧烈的电解液分解与电极副反应，造成电池性能衰减。因此，从自旋层面调控氧氧化还原反应、提升锂空气电池的反应动力学，是一个全新的研究视角。

近日，徐吉静教授团队提出了一种基于金属–载体磁相互作用的自旋调控策略。研究以钯（Pd）纳米颗粒为催化活性组分，以具有亚铁磁性的钴铁氧体（CoFe₂O₂，CFO）为磁性载体，通过界面磁耦合作用，原本呈顺磁性的Pd获得自旋极化的电子结构；进一步施加外部磁场，可促进相邻Pd位点的局域磁矩趋于更加一致的排列，从而在催化界面建立更加协调的自旋环境。

图1.金属–载体磁相互作用诱导Pd自旋极化、自旋排列调控氧化还原反应的示意图，以及该策略实现的电池性能。

研究发现，磁场诱导的自旋排列不仅能够增强Pd/CFO对O₂和LiO₂等氧中间体的相互作用，还能够促进氧还原和氧析出两个方向的反应动力学。结合理论计算，研究团队提出了自旋调控机制：通过调节相邻Pd位点的自旋排列，为O₂/LiO₂/Li₂O₂双向氧化还原过程提供更加协调的自旋环境，从而促进相同的自旋电子转移。与此同时，自旋排列能够显著抑制充电过程中¹O₂的生成，降低其引发的电解液副反应，实现反应动力学与反应选择性的协同改善。

得益于这一策略，Pd/CFO催化剂表现出优异的双功能氧电催化性能。在外部磁场作用下，锂空气电池的充电过电位低至0.05 V（电流密度为0.05 mA cm^-2），能量效率达到91.2%。在0.1 mA cm^-2的电流密度下，电池经过150次循环后仍保持80%的能量效率。此外，研究团队进一步构建了高负载锂氧软包电池，在磁场作用下电池容量达到0.7 Ah，相较于无磁场条件提高约三倍，展示了该策略在实际储能器件中的应用潜力。

该研究成果以“OvercomingtheSpinBarrierofOxygenRedoxChemistryinLithium–OxygenBatteriesviaMetal–SupportMagneticInteraction”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上（Angew. Chem. Int. Ed., 2026, e6229772）。炸金花在线-炸金花在线玩 硕士研究生王宇航为第一作者，炸金花在线-炸金花在线玩 徐吉静教授为通讯作者。

综上所述，该研究揭示磁性载体可通过界面磁耦合作用诱导Pd纳米颗粒产生磁性，并实现对Pd局域自旋态的调控。这一发现突破了传统Pd催化剂设计多聚焦于电子结构与吸附性能的思路，将金属–载体磁相互作用及其诱导的金属磁性拓展为调控氧氧化还原反应的新维度。

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