天大范晓彬Small: 想要性能好，双相少不了！表明双相氮化物纳米球用于高效OER

析氧反应(OER)在许多电化学能量转换系统中起着关键作用，但它是一种动力学缓慢的反应，特别是对于非贵金属电催化剂来说，需要大的过电位来提供理想的电流。因此，开发高效稳定的OER催化剂迫在眉睫。

近日，天津大学范晓彬团队通过表面相工程，在NH₃中不同时间和温度下合成了包裹在碳中的铁镍氮化物/合金纳米球(FeNi₃-N)，以实现高效电催化OER。

研究人员发现在氮化过程中，由于在不同退火时间下氮化过程中发生的原子迁移现象，表面相转变为双相氮化物(Fe₂Ni₂N和FeNi₃N)而不是单一的FeNi₃N。另外，表面的双相氮化物增加了活性位点，调节了电子结构，并降低了电荷转移势垒。更重要的是，由于NH₃的蚀刻作用，氮化后会形成更多的皱纹和孔洞，这有利于电荷转移。

受益于调制的表面相，优化的 FeNi₃-N电催化剂显示出优异的OER性能，在碱性介质中10 mA cm^-2下的过电位为222 mV，并且在大电流密度(>0.5 A cm^-2)下具有长期稳定性(至少运行36小时)。

试验和密度泛函理论(DFT)计算表明，表面上的双相氮化物(Fe₂Ni₂N和FeNi₃N)优化了中间体(*OH、*O和*OOH)的吸收能，从而降低了对OER的能垒。此外，计算出的d带中心能级更靠近理论过电位火山图的顶峰。

总的来说，表面的双相氮化物调整E_d能级，从而平衡中间体的吸收-解吸能和*O 2p中心能级，增强电化学活性。本研究中的表面相工程策略可能为设计高效的OER和其他催化剂提供指导。

Surface Phase Engineering Modulated Iron-Nickel Nitrides/Alloy Nanospheres with Tailored d-Band Center for Efficient Oxygen Evolution Reaction. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202105696

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天大范晓彬Small: 想要性能好，双相少不了！表明双相氮化物纳米球用于高效OER

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