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樓雄文/臧雙全AM：操縱局部配位和電子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效電催化OER

非貴金屬基納米材料可以利用在催化過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變和元素間的協(xié)同作用，對(duì)析氧反應(yīng)（OER）具有優(yōu)異的電催化性能。然而，雙金屬/多金屬催化劑中活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)一直是催化學(xué)界爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。

近日，新加坡南洋理工大學(xué)樓雄文教授和鄭州大學(xué)臧雙全教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種有效的鎳鐵硒化物（Ni-Fe-Se）雙金屬納米籠OER電催化劑，并且研究了OER演化過(guò)程中的結(jié)構(gòu)-活性相關(guān)性。

在文中，作者報(bào)道了一個(gè)概念上的進(jìn)步，即活性位點(diǎn)的局部協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)扭曲和無(wú)序是導(dǎo)致OER性能大大提高的原因。通過(guò)利用M-Se（M表示過(guò)渡金屬）和M-O鍵之間的鍵距不匹配，在從硒化物到（羥基）氫氧化物的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程中產(chǎn)生了這種操縱結(jié)構(gòu)。

通過(guò)使用密度泛函理論（DFT）計(jì)算、準(zhǔn)原位X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）分析，作者研究了在OER操作下鎳鐵硒化物（Ni-Fe-Se）納米籠電催化劑的結(jié)構(gòu)演變。

此外，作者利用該模型催化劑研究了雙金屬催化劑的協(xié)同作用。Ni-Fe-Se衍生的OER催化劑的活性位點(diǎn)已被確定在Ni位點(diǎn)上，OER中間體（如*OH、*O和*OOH）的吸附度適中，而不是具有強(qiáng)吸附和有毒吸附的Fe位點(diǎn)，因此反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢。

Fe的作用是優(yōu)化活性Ni物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)，這兩種物質(zhì)都被證明在單金屬對(duì)應(yīng)物中催化緩慢。該工作為設(shè)計(jì)納米材料的局部協(xié)調(diào)和電子結(jié)構(gòu)以合理設(shè)計(jì)和制備高效OER電催化劑提供了深入的理解。

Manipulating the Local Coordination and Electronic Structures for Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution. Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202103004.

https://doi.org/10.1002/adma.202103004.

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