Nature Commun：NiFeB氢氧化物电催化OER

纳米技术

2022-10-15

通过改善氢氧化物催化剂生成高价态金属物种，能够促进OER催化活性，但是目前的合成方法很难得到含有高价态金属物种。

有鉴于此，西安交通大学高传博、苏州大学程涛等报道合成了单层NiFeB氢氧化物纳米片催化剂，这种催化剂的缺电子硼原子能够促进生成高氧化态Ni物种，从而改善OER催化活性。

本文要点：

（1）

通过Raman、XAS、电化学分析表征等方法研究发现，通过向NiFe氢氧化物引入B原子，能够导致Ni²⁺(OH)₂→Ni^3+δOOH电极电势的移动。通常直接的将Ni²⁺氧化为Ni^3+δ非常困难，一般只能在较高的电化学过电势才能实现。由于B原子能够作为“电子池”，因此促进电子从Ni²⁺位点转移并且生成Ni^3+δ。

（2）

通过DFT计算，发现当Ni元素的价态提高，NiFeB氢氧化物的反应能垒降低，在1 M KOH电解液的OER电催化过电势仅为252 mV，成为目前OER电催化反应Ni催化剂最好的一种，比不含B的NiFe氢氧化物纳米片（过电势为337 mV）性能更好。根据以往的相关研究，人们发现向电解液中加入硼酸盐、过渡金属硼化物能够改善OER催化活性，但是人们对这种性能改善作用并不清楚。这项工作清晰的说明，缺电子B能够促进Ni形成氧化态，因此导致催化活性提高，这项工作说明通过电子结构调控金属氢氧化物的方法能够促进OER催化剂性能。

参考文献

Bai, Y., Wu, Y., Zhou, X. et al. Promoting nickel oxidation state transitions in single-layer NiFeB hydroxide nanosheets for efficient oxygen evolution. Nat Commun 13, 6094 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-33846-0

https://www.nature.com/articles/s41467-022-33846-0