Nature子刊：调节氮化物/氢氧化物电子态，加速大电流密度下氧析出动力学

电化学水分解是一种很有前景的工业生产氢气技术。水分解反应包括阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)，与HER相比，OER反应动力学缓慢和反应能垒大，这限制了电催化水分解的效率。Pt和Ir/Ru的氧化物基电催化剂是水分解的基准催化剂，但其储量不足、成本高、稳定性差等限制了其大规模应用。为了克服这些挑战，设计和开发在碱性介质中同时满足高效能和稳定性要求的过渡金属基电催化剂引起了广泛的关注。

近日，大连理工大学侯军刚和高峻峰等制备了一种二维NiFe LDH纳米片与一维NiMoN纳米棒集成的多级核-壳双金属氮化物/氢氧化物(NiMoN/NiFe LDH)异质结阵列，并研究了结构-活性之间的关系。

电化学性能测试结果显示，所制备的NiMoN/NiFe LDH催化剂具有优异的HER和OER活性，其在500/1000 mA cm⁻²电流密度下的HER和OER过电位分别为210/260 mV和236/266 mV，HER和OER的Tafel斜率分别为39.1和42.2 mV dec⁻¹。

此外，利用NiMoN/NiFe LDH作为阴极和阳极组装的水电解槽仅需1.70/1.77 V的电池电压就能产生500/1000 mA cm⁻²的电流密度，并且其在1000 mA cm⁻²下连续运行50小时而没有表现出明显的活性下降，表明该电解槽具有优异的稳定性。

实验结果和理论计算表明，在OER反应过程中，NiMoN/NiFe LDH表面重构为γ-Ni(Fe)OOH作为真正的活性位点，优化了电子结构和加速了OER动力学。NiMoN/NiFe LDH的Ni 3d轨道在费米能级附近占据较高的反键合态，表明金属d带与O 2p轨道之间杂化较强；并且NiMoN/NiFe LDH的Ni−O键共价增强，促进了NiMoN/NiFe LDH中电子的离域化，为晶格氧参与OER提供了前提。总的来说，该项工作通过调节催化剂的电子态来提高催化活性，为开发高效的异质结电催化剂用于工业分水电解提供了指导。

Regulating Electronic States of Nitride/Hydroxide to Accelerate Kinetics for Oxygen Evolution at Large Current Density. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-37091-x

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Nature子刊：调节氮化物/氢氧化物电子态，加速大电流密度下氧析出动力学

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