第一作者： Xu Luo
通訊作者：木士春
通訊單位：武漢理工大學(xué)
研究背景與內(nèi)容
同時激活金屬和晶格氧位點，通過提供高可用性的活性位點和介導(dǎo)催化活性/穩(wěn)定性來構(gòu)建兼容的多機制催化劑，有望用于析氧反應(yīng)(OER)，但仍存在重大挑戰(zhàn)。
本文通過對NiMoO4·xH2O@Fe,S在OER過程中的完全重構(gòu)，構(gòu)建了Fe和S雙調(diào)制的NiFe氫氧化物(R-NiFeOOH@SO4)，并通過原位光譜/質(zhì)譜和化學(xué)探針證實了金屬/氧位點同時優(yōu)化的吸附物演化機制和晶格氧氧化機制的相容性。
研究要點
要點1. 本研究采用水合物NiMoO4作為預(yù)催化劑，化學(xué)刻蝕法引入Fe和S作為調(diào)制劑，在電化學(xué)活化過程中誘導(dǎo)出豐富的結(jié)構(gòu)缺陷，促進其完全重構(gòu)為R-NiFeOOH@SO4活性。表征證據(jù)表明，陽極活化觸發(fā)了金屬和晶格氧位的氧化還原，并涉及氧空位的形成和再填充。
要點2.密度泛函理論(DFT)計算表明，引入Fe作為AEM途徑的活性位點，優(yōu)化了OER中間吸附，而引入S顯著刺激了晶格氧活性，增加了OER的LOM途徑占用率。通過Fe和S的調(diào)節(jié)，R-NiFeOOH@SO4體系實現(xiàn)了AEM和LOM途徑的協(xié)同催化，最大限度地利用了表面金屬和氧活性位點，提高了OER催化活性。
圖1:催化劑的制備及結(jié)構(gòu)。
圖3：催化劑的電催化OER性能。
參考文獻：Xu Luo, Hongyu Zhao, Xin Tan. et al. Fe-S dually modulated adsorbate evolution and lattice oxygen compatible mechanism for water oxidation. Nature Communications. (2024).
文獻鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52682-y