以下文章来源于科泰催化 ，作者科泰催化 容容
降低带隙，可以认为是提高催化剂的导电性。
我们把相同电压驱动下、电子在整个电催化体系中流通快慢，作为评价电催化性能好坏的指标，电子流通越快，催化性能越好。
已知导线是导体，电子在导线中的流动是很快的，电阻很小。那么整体的电子流动快慢就卡在了界面的电子交换和催化剂自身的电子转移。
电化学原理三：电催化机制 (qq.com)
先说界面处的电子交换，交换的快慢，在热力学上看单个活性位点对中间体的吸附的自由能变。在动力学上要看有没有足够的活性位点做电子转运。
一个好的催化剂对于反应中间体的吸附和脱附都具有较低的能垒，电子的流通卡在这一步，说明催化剂本征活性不好或者活性位点太少，不是理想的催化剂，比如Pt片虽然导电性好，并不能与氧成键发生电子转移，所以并不是好的OER催化剂。
再说催化剂自身的电子转移，如果催化剂是金属单质或者合金，作为电子的优良导体，自身的电子转移并不受限制，但是对于OER来说，金属单质或者合金并不是好的OER催化剂。
原因是，对于OER这种涉及多电子、质子转移步骤的反应来说，好的催化剂应具备灵活的电子储存、转运能力，也就是可变价金属；另外这种可变价金属不会以单质的形式稳定存在，在电氧化过程中表面会逐渐被氧化。
所以大多数好的OER催化剂都是半导体性质，如氧化物、氢氧化物、硫化物、氮磷硒化物等等，这种半导体性质使得催化剂自身的电子转移受限，电子流通卡在了这一步。
如果催化剂自身的电子传输能力不好，也会限制活性位点处电荷的转运，毕竟一个电子富集的区域，电子转移不出去，再想接受OH-/H2O的亲核进攻就很难了~这也是为什么多数高价态金属可作为活性中心的原因，至少对于亲核试剂的吸附是有利的。
所以，如何提高OER催化剂的导电性成了提高OER活性的重点。
如何能判断催化剂的导电性提高呢？能带结构就是一个很好的描述符。半导体材料的带隙降低，电子由价带到导带的跃迁能垒越低，材料的导电性越好。当带隙降为0，材料可视为导体。
那么如何能降低带隙呢？我们可以参考这篇文章。
DOI：10.1021/jacs.2c12887
宾夕法尼亚州立大学Ismaila Dabo等人利用高熵氧化物 (HEO)的协同效应，在高熵铝酸盐尖晶石氧化物 (Fe0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)Al2O4 (A5Al2O4) 中实现了带隙变窄，改进了碱性OER的电催化性能。
问题一：高熵氧化物如何能降低带隙？
带隙引起带隙降低的方法有很多，所有能增加导电性的方法如掺杂、缺陷、异质界面都可以一定程度上降低带隙，引入五种金属形成高熵铝酸盐的尖晶石氧化物也算是一种掺杂。
催化剂活性受价层电子结构影响，掺杂的金属具有不同的价电子结构，杂化之后分子轨道重新排布，新形成的能带结构很有可能具有更窄的带隙。为何这些金属的掺杂就能降低带隙呢？
文章从金属的电负性χ和晶体场分裂能Δ给出解释：
具有较低晶体场分裂能Δ的掺杂过渡金属可以通过减少主体过渡金属的晶体场分裂来影响带隙，晶体场分裂能的变化改变了未被占据的t2g态的能量位置，降低的t2g态降低了带隙能量。这种效应的强度随着基体和掺杂过渡金属晶体场分裂的差异而增加。此外，增加具有较低晶体场分裂的过渡金属的比例使这种效应更加明显。
问题二：如何证明带隙降低？
直接的实验证据：通过紫外可见光谱UV-vis、紫外光电子能谱UPS、 莫特肖特基曲线算出带隙能垒。
（带隙计算过程 DOI：10.1038/s41929-020-00522-9）
（漫反射光谱，波长与Kubelka - Munk函数对应，取2的幂。带隙是通过将线性区域外推到x截距来计算的。）
间接的实验证据：通过测量材料的电导率、电荷转移阻抗来验证导电性提高，间接证明带隙降低。
理论计算依据：基于第一性原理计算能带结构/态密度来判断带隙。
带隙作为电催化常见的描述符，对于我们理解电催化机理、设计开发更优的催化剂 是非常重要的，原理和证明都要熟练掌握。
转自：“我要做科研”微信公众号
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