NiFeOOH上的雙位點協同催化機制表明，Ni位點的弱吸附和Fe位點的強吸附限制了其對堿性OER活性。大規模的DFT模擬計算表明，Co摻雜能夠增強Ni位點的吸附，而金屬空位可以減弱Fe位點的吸附。通過兩個因素之間的結合，能夠進一步調節原子環境，優化含氧中間體的自由能，因此提高OER活性。
有鑒于此，北京航空航天大學郭林教授、周葦教授、中國科學院上海硅酸鹽研究所劉建軍研究員等利用Co摻雜和Cr空位制備了一種非晶態催化劑VCr,Co-NiFeOOH。
本文要點：
（1）
這種催化劑在100 mA cm-2電流密度的OER過電位為239 mV，在500 mA cm-2電流密度下能夠穩定運行超過500 小時，過電勢保持~98 %。基于陰離子交換膜（AEM）構建的水電解槽在1M KOH溶液和1.68 V電壓實現了1 A cm-2的優異性能。
（2）
XPS、軟X射線吸收光譜（soft-XAS）和XANES表征，結合Bader電荷分析的結果表明，局部微環境的調控可以通過Co摻雜提高Ni的價態，從而改善Ni位點的吸附能。Cr空位能夠緩解Fe位點的強吸附。DFT計算結果表明，Co摻雜和Cr空位的協同效應導致Ni/Fe位點的電荷重新分配，優化Ni和Fe的d能帶中心，并且形成了Ni-Fe雙位點，降低OER決速步驟的能壘。
參考文獻
Hua-Jie Niu, Nian Ran, Wei Zhou*, Weixuan An, Chuanxue Huang, Wenxing Chen, Min Zhou, Wen-Feng Lin, Jianjun Liu*, and Lin Guo*, Synergistic Atomic Environment Optimization of Nickel–Iron Dual Sites by Co Doping and Cr Vacancy for Electrocatalytic Oxygen Evolution, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.4c14675
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14675
