JACS：β-Ni(OH)2在OER反应中的原位结构变化

纳米技术

2024-05-25

理解反应过程中催化剂表面结构的变化对于理解反应的机理以及优化催化活性都非常重要。

有鉴于此，香港理工大学朱叶等通过非原位表征和原位表征技术相互结合，发现β-Ni(OH)₂催化剂在OER电催化反应中能够发生不同晶面的结构重构。

主要内容

（1）

非原位表征结果发现OER反应之后的β-Ni(OH)₂电催化剂边缘晶面发生结构重构形成纳米多孔Ni_1-xO，其中催化剂含有Ni³⁺。原位液相透射电镜表征和Raman表征结果说明在OER电催化反应和生成Ni_1-xO过程中β-NiOOH中间相起到的作用。

（2）

这种表面重构效应能够显著提高暴露的催化活性位点数目，加快Ni的氧化反应动力学，优化*OH中间体的化学键能量，提高OER反应的动力学，从而能够使得催化活性提高~16倍。通过这种自发活化过程，含有丰富边缘晶面的β-Ni(OH)₂的电流比IrO₂催化剂高470倍，这项研究发展了一种增强金属-氢氧化物催化活性的新方法。

参考文献

Yunduo Yao, Guangming Zhao, Xuyun Guo, Pei Xiong, Zhihang Xu, Longhai Zhang, Changsheng Chen, Chao Xu, Tai-Sing Wu, Yun-Liang Soo, Zhiming Cui, Molly Meng-Jung Li, and Ye Zhu*, Facet-Dependent Surface Restructuring on Nickel (Oxy)hydroxides: A Self-Activation Process for Enhanced Oxygen Evolution Reaction, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c02292

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c02292