大碗 催化进展 2024年10月02日 12:01 河南
第一作者： Xu Luo （注：罗旭）
通讯作者：木士春
通讯单位：武汉理工大学
研究背景与内容
同时激活金属和晶格氧位点，通过提供高可用性的活性位点和介导催化活性/稳定性来构建兼容的多机制催化剂，有望用于析氧反应(OER)，但仍存在重大挑战。
本文通过对NiMoO4·xH2O@Fe,S在OER过程中的完全重构，构建了Fe和S双调制的NiFe氢氧化物(R-NiFeOOH@SO4)，并通过原位光谱/质谱和化学探针证实了金属/氧位点同时优化的吸附物演化机制和晶格氧氧化机制的相容性。
研究要点
要点1. 本研究采用水合物NiMoO4作为预催化剂，化学刻蚀法引入Fe和S作为调制剂，在电化学活化过程中诱导出丰富的结构缺陷，促进其完全重构为R-NiFeOOH@SO4活性。表征证据表明，阳极活化触发了金属和晶格氧位的氧化还原，并涉及氧空位的形成和再填充。
要点2.密度泛函理论(DFT)计算表明，引入Fe作为AEM途径的活性位点，优化了OER中间吸附，而引入S显著刺激了晶格氧活性，增加了OER的LOM途径占用率。通过Fe和S的调节，R-NiFeOOH@SO4体系实现了AEM和LOM途径的协同催化，最大限度地利用了表面金属和氧活性位点，提高了OER催化活性。
图1:催化剂的制备及结构。
图3：催化剂的电催化OER性能。
参考文献：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).
文献链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52682-y