近日，由诸侯官网化学能源研究所周尧助理教授和李君涛教授共同指导的2017级硕士研究生陈健德在《ACS Catalysis》上发表了题为 “Interfacial Interaction between FeOOH and Ni-Fe LDH to Modulate the Local Electronic Structure for Enhanced OER Electrocatalysis” (DOI: 10.1021/acscatal.8b03489)的研究论文。

面对日益增长的能源需求与不断恶化的环境问题，清洁能源的存储与转化受到越来越广泛的关注与研究。氢能作为一种非常具有前景的清洁能源，可以由太阳能以及电能分解水转化而来，但是，作为水分解的半反应-氧析出反应（OER），需要较高的过电势，导致较低的能源转化效率，因此，通过合理设计OER电催化剂，成为当前研究热点。

课题组发展了一种设计过渡金属基催化剂的新思路。他们首先通过两种途径合成了粒径可控、原位生长于Ni-Fe LDH表面的FeOOH纳米颗粒，其在1.0 M KOH溶液中表现出极高的电化学活性，10 mA cm-2电流密度下过电位仅为174 mV, 同时能稳定运行超过20小时。进一步的机理研究中，X射线吸收近边结构谱（XANES）表明FeOOH纳米颗粒中Fe以高氧化态的 Fe(3+δ)+形式存在，扩展X射线吸收精细结构谱（EXAFS）表明Fe-O键的收缩引起两相界面处电子结构的微妙变化，在随后的直流循环伏安（d.c.- CV）测试中，观察到了Ni位点的电化学还原行为的改变，同时利用FT- a.c. voltammetry同样证明了界面效应对Ni位点氧化与水分解行为的作用。相关机理研究为进一步从调控局部微观电子结构层次理性设计OER电催化剂提供了新的思路。

  该工作得到了科技部、国家自然科学基金委的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b03489