西湖大学，Nature Chemistry！

主要观点总结

本文介绍了关于电化学析氧反应（OER）中镍基催化剂的研究进展，重点介绍了氧化氢氧化镍（NiOOH）作为水氧化活性的活性相的研究。文章指出了NiOOH在实际运行状态下的活性相和催化机制尚不清楚的问题，以及现有表征技术的局限性。针对这些问题，西湖大学张彪彪等人成功地分离出了含有大量Ni 4+ 的长寿命活性NiOOH相，并对其进行了详细的研究。该研究为设计更高级的水氧化催化剂提供了指导，并在分子水平上提供了见解。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及问题

电化学析氧反应（OER）是水分解制氢的关键步骤，镍基催化剂在碱性水电解阳极中表现出良好的OER活性。然而，NiOOH作为水氧化催化剂的活性结构及其催化机制尚不清楚，同时，现有表征技术存在局限性，难以有效地检测到真正活性相的关键信号。

关键观点2: 研究亮点

本研究成功分离出了含有大量Ni 4+ 的长寿命活性NiOOH相，并在无需外加电位的情况下，在纯水中自发连续地析出氧气数分钟。通过在线质谱等技术，证实了自发的氧析出是通过初始的晶格氧耦合，然后在活性位点上持续的水氧化进行的。这为设计更高级的水氧化催化剂提供了指导，并在分子水平上提供了新见解。

关键观点3: 技术细节

研究者通过冻干法制备了A-NiOOH，该相能在纯水中自发产氧，其活性源于Ni⁴⁺电荷驱动晶格氧偶联及水氧化。在监测SOE过程中，发现A-NiOOH的结构变化以及Ni⁴⁺电荷在驱动产氧过程中的关键作用。通过DFT计算揭示了SOE机制，并阐明了Ni–O–O–Ni₂结构在催化过程中的作用。

关键观点4: 技术优势

该研究不仅揭示了NiOOH体相中Ni 4+ 所储存的电荷可以不断地迁移到表面活性位点来驱动水氧化的新机制，还通过结合多种实验和理论方法，深入揭示了SOE过程中的O–O键耦合和电荷/质子转移途径。此外，该研究还为电催化OER循环中的SOE作用提供了重要证据。

关键观点5: 未来展望

该研究为设计更高效、稳定的镍基OER催化剂提供了新的思路，强调了在设计催化剂时需要更多考虑A-NiOOH相的形成。未来，可以进一步探索如何通过调控催化剂的微观结构来优化其性能，以及如何将这种催化剂应用于实际的水分解制氢系统中。

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