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促耦合，动力学揭示！JACS发表厦门大学最新电催化科研进展！

文摘   2024-12-28 09:30   上海  

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01

论文拟解决的关键挑战：

镍-铁基催化剂在碱性条件下的析氧反应（OER）中具有极高的效率，然而，驱动其高性能的潜在机制仍不清楚。

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02

图文简介：

针对上述挑战，厦门大学的张华教授团队在Journal of the American Chemical Society发表论文，该团队揭示了磷掺杂镍-铁纳米催化剂（NiFeP）上OER的分子OER机制以及OER的结构-中间体性能关系。P掺杂显著提高了Fe的溶解，从而保证了催化剂的活性和稳定性。NiFeP纳米催化剂在水和真实的海水电解中均表现出优异的OER性能，具有巨大的阴离子交换膜水电解槽（AEMWE）应用潜力。

在AEMWE测试中，NiFeP表现出优异的OER活性和稳定性，在1 M KOH中10 mA cm-2时的过电位仅为210 mV，远优于NiFeO（359 mV）和商用IrO2（320 mV）。在1 A cm-2时的电池电压为1.68 V，也远低于IrO2（1.97 V）和NiFeO（1.90 V）。并且在500 mA cm-2下的真实的海水电解中超过100 h几乎没有活性衰减。

作者发现，OER通过晶格氧介导的机制进行，P的引入防止了β相在高电位下过度氧化为γ相，促进了晶格O-O的偶联形成 *OO中间体，从而加速了OER反应动力学。进一步的理论计算证实，P的引入驱动 *OH的去质子化，并且在NiFeP上，LOM途径比AEM途径在能量上更可行。

本研究揭示了催化剂结构转变和表面元素演变之间的相互关联的动力学，并揭示了磷掺杂在分子水平上增强OER性能的关键作用，这些发现对理解磷化镍铁催化剂的OER机理具有重要意义，并为设计具有更高效率和耐用性的下一代OER催化剂提供了明确的途径。

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