中科院上海硅酸盐研究所崔香枝最新AM：不对称醛基配体，革新析氧反应催化

主要观点总结

本文主要研究了通过引入不对称醛基配体THB到NiFeLDHs上，有效提高析氧反应（OER）性能的稳定性。优化的NiFeOOH/THB在电流密度为100 mA cm−2时表现出卓越的OER性能，具有224 mV的低过电位，并在该电流密度下稳定运行3860小时。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

水氧化反应（析氧反应，OER）是水电解制氢的关键步骤，但其动力学过程较慢，导致氢气产率较低。贵金属催化剂如IrO2和RuO2常用于提升OER动力学，但其高经济成本限制了实际应用。NiFeLDHs因其超薄层状结构和可调的层间距展现出良好的OER活性，但在高过电位下易发生结构失配，导致铁的高价态溶解，从而引发催化剂失效。

关键观点2: 研究内容

通过原位转化不对称醛类配体THB修饰NiFeLDHs，构建动态稳定的螯合界面，有效增强OER稳定性。THB配体能促进NiFeLDHs与氧基界面的电荷转移，加速高价活性Fe物种的形成，并降低中间体的活化能。优化的醛配体螯合NiFeLDHs（NiFeLDH/THB）在100 mA cm−2下，析氧反应的过电位为224 mV，稳定性优异，连续3860小时维持1.68 V电压。

关键观点3: 研究要点

要点1：通过电子局部化函数（ELF）和Bader电荷计算分析了THB修饰的NiFeLDHs中Fe中心的电子分布及其与氧原子的电子转移特性。THB配体通过不对称键合增强了Fe─O键的稳定性。要点2：展示了通过原位生长法合成的THB修饰NiFeLDHs的结构表征，验证了功能基团在提升OER催化性能中的关键作用。要点3：通过XPS、XANES和EXAFS分析揭示了THB配体在NiFeOOH中提高了金属的氧化态并促进了电子转移，从而增强了NiFeOOH的催化性能。要点4：对比了NiFeOOH/THB与其他配体修饰的NiFeOOH在OER中的电催化性能和稳定性。要点5：通过Bode相位图和原位电化学阻抗谱（EIS）技术，探讨了NiFeOOH/THB在析氧反应中的提升机制。要点6：评估了NiFeOOH/THB作为阳极催化剂在水分解中的性能，展示其在水分解中的潜力。

关键观点4: 总结

本研究通过引入不对称醛基配体THB到NiFeLDHs上，有效锚定铁元素并抑制铁物种的溶解，显著提高了析氧反应（OER）性能的稳定性。该研究为理解配体在OER电催化体系中的关键作用提供了新的思路，并为提高催化稳定性以实现实际应用指明了方向。