Angew：NiFe层状双氢氧化物的原子阳离子-空位工程用于提高析氧反应的活性和稳定性

Nanoyu

2021-09-15

NiFe-层状双氢氧化物（NiFe-LDH）是目前发展起来的用于碱性介质中析氧反应（OER）活性最高的催化剂之一，但其OER的长期稳定性一直无法令人满意。

基于此，新西兰奥克兰大学Geoffrey I.N. Waterhouse，中国科学院理化技术研究所张铁锐研究员系统地研究了NiFe-LDH催化剂在碱性介质中OER活性下降的影响因素，并论证了合理构建阳离子空位稳定的NiFe-LDH催化剂可以大大抑制其活性下降。

文章要点

1）实验和理论研究结果表明，阳离子空位（尤其是M²⁺空位）提高了相邻金属离子与LDH片中氧的结合能，同时也缓解了晶格畸变，从而大大减轻了OER条件下金属在电解液中的溶解。进一步的研究发现，阳离子空位（尤其是M³⁺）空位)可以加速γ(NiFe)OH活性中心的演化，同时也优化了OER中间体在催化剂表面的结合能，从而提高了OER活性。

2）受这些机理研究的启发，研究人员在含双M²⁺和M³⁺空位的NiFe-LDH催化剂（即Ni^vacFe^vac-LDH）上实现了优异的OER稳定性和活性。

这项工作对NiFe-LDH催化剂在OER过程中降解机理的深入理解，以及一种更稳定的阳离子空位工程NiFe-LDH催化剂的简单合成策略，为未来开发用于实用电解水分解和可充电金属-空气电池的高稳定性和高活性的OER电催化剂提供了一个框架。

参考文献

Lishan Peng, et al, Atomic cation-vacancy engineering of NiFe-layered double hydroxides for improved activity and stability towards the oxygen evolution reaction, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI：10.1002/anie.202109938

https://doi.org/10.1002/anie.202109938