催化開天地 - 華理Small：Operando高價態Cr修飾NiFe氫氧化物用於水氧化－鑽石舞台

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由於3d金屬和高價摻雜劑之間的能量學改變，高價金屬摻雜的多金屬（氧）氫氧化物在析氧反應（OER）方面優於貴金屬電催化劑。然而，合理設計充分和微妙的調製器仍然具有挑戰性。

基於此，華東理工大學劉鵬飛博士和Hai Yang Yuan（共同通訊作者）等人報道了以多金屬層狀雙氫氧化物（LDH）作為OER催化劑，引入了一系列高價態摻雜劑（Cr、Ru、Ce和V），它們可以限制LDH模板中的3+價態，以防止在OER過程中，相分離和操作數轉移到>3+價態以實現足夠的電子相互作用。

通過密度泛函理論（DFT）計算表明，這些高價態摻雜劑可以調節雙金屬NiFe位點的價數，加強對O的吸附，從而降低電位限制步驟（PLS, *OH→*O）的反應能，提高OER活性。因此，作者合成了一系列高價態金屬摻雜的NiFe-LDH作為高效OER催化劑，其中超薄Cr摻雜NiFe（NiFeCr）LDH表現出最高性能。

實驗測試發現，NiFeCr-LDH在189和284 mV的低過電位下，可以實現10和1000 mA cm-2的電流密度，分別超過了IrO2和NiFe對應物。此外，NiFeCr-LDH證明了其在陰離子交換膜電解槽中作為陽極催化劑的可行性，與NiMoCo合金陰極結合以促進水分解，或與Ag陰極結合以催化CO2轉化為CO，從而產生較低的全電池電壓在高電流密度。作者認為這種operando的高價態摻雜策略將為合理設計高效的多金屬OER催化劑提供一條新的途徑。