林锋/杜希文/李璐熹JACS：e掺入Ni(OH)2催化剂中促进水氧化动力学

2023年10月10日下午4:50 • 顶刊解读

在电化学反应过程中，电催化剂的表面会经历动态化学和结构转变。同时，电催化剂和电解质之间存在金属阳离子的动态交换。了解电解质中的铁如何与氢氧化镍电催化剂结合对于确定铁在水氧化过程中的作用至关重要。

因此，弗吉尼亚理工大学林锋、天津大学杜希文和美国阿贡国家实验室李璐熹等应用XFM和XAS来跟踪Fe在二维(2D)氢氧化镍纳米片(一种OER电催化剂平台)中的掺入和分布。

林锋/杜希文/李璐熹JACS：e掺入Ni(OH)2催化剂中促进水氧化动力学

研究人员首先通过溶剂热法合成二维氢氧化镍纳米片，随后在CV循环过程中，Fe可以在边缘位置掺入氢氧化镍纳米片中。并且基面上也有Fe掺入，但表征结果显示浓度低于边缘位置。

在高工作电位下，铁掺入和析氧反应(OER)是高度耦合的。OER电位下的铁掺入率远高于OER休眠状态(低电位)下的铁掺入率。如XFM所示，在OER电位下，铁的掺入有利于电化学反应性更强的边缘位点。

由于在OER状态下的Fe掺入，Ni(OH)₂的边缘位置被Fe有利地占据，这显着提高了OER活性。在掺入Fe后，这些位点的Ni和O之间的电子密度因电子重排而增强。因此，Ni还原性增加，对应于OER活性的提高。

该工作对OER电催化剂中阳离子掺入的机理理解为设计用于其他表面介导电化学反应的电极材料的表面化学提供了见解。

Revealing the Dynamics and Roles of Iron Incorporation in Nickel Hydroxide Water Oxidation Catalysts. Journal of the American Chemical Society, 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c07975

林锋/杜希文/李璐熹JACS：e掺入Ni(OH)2催化剂中促进水氧化动力学

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