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侯軍剛/高峻峰AM：測(cè)定CoFe LDH上OER重構(gòu)活性位點(diǎn)來(lái)源

調(diào)控活性位點(diǎn)的原子和電子結(jié)構(gòu)，對(duì)于合理設(shè)計(jì)電催化制氫的析氧反應(yīng)（OER）催化劑具有重要意義。然而，對(duì)水-堿電解過(guò)程中表面重構(gòu)行為的活性位點(diǎn)的精確識(shí)別仍然難以實(shí)現(xiàn)。

基于此，大連理工大學(xué)侯軍剛教授和高峻峰教授（通訊作者）等人報(bào)道了鈷-鐵層狀雙氫氧化物（CoFe-LDH）預(yù)催化劑的不可逆重構(gòu)行為，伴隨著Cu動(dòng)態(tài)演化，以形成具有高價(jià)Co物種的CoFeCuOOH活性物種，通過(guò)操作紫外可見（UV-Vis）、原位拉曼和X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）光譜鑒定了重構(gòu)活性位點(diǎn)的來(lái)源。

作者選擇CoFeO₂和CoFeCuO₂作為活性位點(diǎn)，并作為DFT計(jì)算的模型。考慮CoFeO₂和CoFeCuO₂的八面體MO₆，O 2p軌道和金屬（nd）軌道根據(jù)分子軌道理論線性結(jié)合成鍵（M-O）和反鍵（M-O）*帶，分別表現(xiàn)出氧和金屬性質(zhì)。

對(duì)于大多數(shù)固態(tài)材料，由于氧的巨大電負(fù)性導(dǎo)致（M-O）帶的Mott-Hubbard絕緣體特性，活性中心通常是金屬位點(diǎn)。

利用投影態(tài)密度（PDOS）分析來(lái)體現(xiàn)CoFeO₂和CoFeCuO₂的TM中心和氧配體的軌道分布，O 2p和金屬nd帶中心之間的能量差是CoFeO₂的正能量（ε_M-nd-ε_O-2p>0）。

CoFeO₂的電子結(jié)構(gòu)特征促使金屬中心傾向于提供電子，推動(dòng)OER發(fā)生傾向于傳統(tǒng)AEM路線。

但對(duì)于CoFeCuO₂，金屬nd和O 2p帶的DOS重疊更明顯，表明軌道的雜化和M-O的共價(jià)性增強(qiáng)。Cu軌道與氧2p軌道微小的重疊，而Co 3d軌道與氧2p軌道更明顯地重疊，表明與CoFeO₂相比，Cu調(diào)節(jié)了電子結(jié)構(gòu)并提高了Co-O鍵的共價(jià)性。

Identification of the Origin for Reconstructed Active Sites on Oxyhydroxide for Oxygen Evolution Reaction. Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202209307.

https://doi.org/10.1002/adma.202209307.

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