晶格氧定义重要性、表征分析方法XPS、、XAFS、EPR、+（DEMS）晶格氧结构稳定性：电子关联性：DOI：10.1021/jacs.4c16801
二、晶格氧相关的核心公式与反应路径
晶格氧参与的 OER 反应遵循多步电子转移与晶格氧释放耦合的路径，典型五步法反应机制如下：
电解液中的OH吸附至金属活性位点（M），完成首次电子转移
金属高价氧化步骤：（如Ni→Ni、Co→Co，n 为初始价态）
高价金属阳离子通过 d-p 轨道杂化打破相邻 M-O 键，释放晶格氧（O）并与表面M−O结合形成O−O键，同时产生氧空位（O）
M−OO与电解液中OH反应，生成OOH−类中间体
OOH−中间体脱氢释放O，金属阳离子还原至初始价态，完成催化循环
关键热力学与电子结构公式
公式简化为：
M−OM−ODOI：10.1038/s41467-025-58648-y
金属 d 轨道与氧 2p 轨道的能量差（ED）决定了电子转移效率，是晶格氧激活的关键电子结构参数，
其中，E为金属 d 带中心能量，E为氧 2p 带中心能量，两者均以 费米能级（E）为基准。ED 值越小，d 轨道与 p 轨道电子相互作用越强，越易发生电子转移，晶格氧活性越高。
Mott-Hubbard 分裂能（ΔELHB−p）
分裂能公式为：
LHB−p
（EOV）
公式为：
Cat−O为含氧量空位的催化剂总能量，E为氧气分子总能量，E为含晶格氧的原始催化剂总能量。E值越小，氧空位越易形成，晶格氧释放越容易。
OER 反应是水分解、金属 – 空气电池等能源技术的速率控制步骤，其核心挑战是高过电位和慢动力学。晶格氧的激活通过以下三点解决这一痛点：
在 AEM 机制中，O∗与OOH∗的吸附能存在线性标度关系（scaling relation），无法同时优化两者吸附强度，导致过电位难以降低；而 LOM 机制中，晶格氧直接参与O−O键形成，绕开了这一限制，可将过电位降至 220 mV 以下。
2.提升反应动力学
DOI：10.1038/s41467-025-58648-y
传统 AEM 催化剂易因长期吸附中间体导致活性位点堵塞，或因金属离子溶出（如 Fe³⁺、Co²⁺）而失活；而 LOM 机制中，晶格氧释放产生的氧空位具有 “自修复” 能力，空位可快速吸附电解液中的OH，同时高熵合金的化学无序性抑制金属离子过度溶出。
要验证晶格氧的存在、活性及参与反应的证据，需结合与。
X 射线光电子能谱X 射线光电子能谱（XPS）羟基氧、吸附氧。
DOI：10.1038/s41467-025-58648-y
原位拉曼光谱，实时捕捉中间体生成与转化。在 LOM 机制研究中，关键特征峰包括：金属 – 氧键振动、O-O键振动。
DOI：10.1038/s41467-025-58648-y
¹⁸O 同位素标记差分电化学质谱（DEMS）22其中I、I、I分别为 m/z=32、34、36 的离子电流强度。
0.22DOI：10.1038/s41467-025-58648-y
X 射线吸收精细结构X 射线吸收精细结构（XAFS）XANES 通过吸收边能量反映金属价态（吸收边能量越高，价态越高）；EXAFS 通过傅里叶变换（FT）得到径向分布函数（RDF），反映金属周围配位原子（如 O）的种类、配位数（CN）及键长（）。
Ni K 边 XANES 显示，NiFeCoCrW的吸收边能量（8340 eV）比 NiO 标准样（8338 eV）高 2 eV，结合标准样校准，确定 Ni 的平均价态为 + 3.6（接近Ni），证明 W 的引入可显著提升 Ni 价态，增强 M-O 键的极化程度，利于晶格氧释放。
（EPR）
通过探测未成对电子的自旋信号（g 因子），直接表征材料中的缺陷（如氧空位O）。氧空位具有未成对电子，在 EPR 谱中表现为对称的洛伦兹峰，峰强度与氧空位浓度正相关。
0.2DOI：10.1038/s41467-025-58648-y
电感耦合等离子体质谱电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）金属离子过度溶出会导致催化剂结构坍塌，间接影响晶格氧的稳定释放；而适度溶出（如 Cr 的预溶出）可产生氧空位，促进晶格氧激活。
0.2DOI：10.1038/s41467-025-58648-y
DFT 计算
（DFT）自由能0.2DOI：10.1038/s41467-025-58648-y
对比 AEM 与 LOM 路径的。结果显示，NiFeCoCrW的 LOM 路径 RDS（O−O键形成）自由能（0.33 eV）低于 AEM 路径（0.55 eV），证明 LOM 为优势路径。
价金属离子（如 W⁶⁺）增强 d-d 库仑相互作用，使低哈伯德带（LHB）与 O 2p 带重叠，当ΔE论文中NiFeCoCrW的ΔE=−0.2eV，满足晶格氧激活条件。