on style="white-space: normal; margin-left: 8px; margin-right: 8px; line-height: 1.75em; margin-bottom: 1em;">非貴金屬析氧電催化劑催化動力學(xué)差，活性不佳，阻礙了其在工業(yè)水電解中的應(yīng)用。鎳鐵層狀雙氫氧化物(NiFe-LDH)具有最佳的析氧反應(yīng)(OER)性能。但根據(jù)吸附質(zhì)演化機(jī)理，過電位的最小值受到尺度關(guān)系的限制。如何打破標(biāo)度關(guān)系，進(jìn)一步提高NiFe-LDH對OER反應(yīng)的動力學(xué)和活性，是科學(xué)家面臨的重大挑戰(zhàn)。
中國石油大學(xué)（華東）新能源與環(huán)境科學(xué)團(tuán)隊(duì)受自然界光系統(tǒng)II中析氧簇的啟發(fā)，通過氧化還原法在鎳泡沫上原位構(gòu)建了羧酸鹽修飾的鋰摻雜鎳鐵層狀雙氫氧化物(NFCL(70)-LDH@NF)。引入醋酸鋰可以同時調(diào)節(jié)電子結(jié)構(gòu)，改善質(zhì)子轉(zhuǎn)移動力學(xué)，一舉兩得。目標(biāo)產(chǎn)品在室溫下1 M KOH的OER性能顯著提高(η10=159 mV)，Tafel斜率顯著降低(47.9 mV dec-1)。在模擬工業(yè)催化條件下(6 M KOH，60℃)，穩(wěn)定性大幅提高。實(shí)驗(yàn)證明羧基在催化劑表面的演化機(jī)制，電化學(xué)過程中催化劑表面功能性基團(tuán)（-COOH）通過質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移過程促進(jìn)OER中間體質(zhì)子轉(zhuǎn)移過程。理論計算發(fā)現(xiàn)，Li+的存在調(diào)節(jié)了局域電子結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定了OOH*中間體。羧酸配體的引入不僅增強(qiáng)*OOH的吸附，而且通過激活O-H鍵參促進(jìn)質(zhì)子轉(zhuǎn)移過程。該工作有利于推動層狀氫氧化物催化劑在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用，并提出了一種新的設(shè)計概念，通過質(zhì)子耦合電極轉(zhuǎn)移促進(jìn)水氧化動力學(xué)，有助于低成本工業(yè)生產(chǎn)。Two Birds with One Stone: Contemporaneously Boosting OER Activity and Kinetics for Layered Double Hydroxide Inspired by Photosystem Ⅱ. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202202072
https://doi.org/10.1002/adfm.202202072
