哈工大/天大/南大AFM: 热触发铁顺磁转变，加速氧化还原电偶介导的电催化水氧化

水电解是将可再生能源转化为清洁氢燃料的有效方法。然而，水分解产H₂的能源效率受到高析氧反应(OER)过电位的限制。目前，开发了氧化还原对催化剂来克服高OER过电位。

基于此，哈尔滨工业大学张伦勇、天津大学周伟和南京大学闫世成等报道了一种热诱导的磁转变策略来加速氧化还原电对的氧化动力学。

由于氧化还原对氧化和水氧化之间的动力学差异很大，Ni²⁺/Ni³⁺的氧化电位和OER之间的电位差(DV)足够大，可以使用Ni²⁺/Ni³⁺作为用于分离OER和析氢反应(HER)的氧化还原对。Ni基氧化还原对介导的水分解(初始OER瓶颈步骤)中的Ni²⁺/Ni³⁺循环动力学通过将热耦合到电驱动的Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原循环显着加速。基于光谱和磁性测试，揭示了在磁相变的帮助下热电耦合水分解的清晰物理机制；同时低品位热场(<100 °C)而不是电驱动Ni²⁺/Ni³⁺的热敏铁磁-顺磁自旋态变化氧化还原循环。

由于磁跃迁辅助的高效热电耦合，Ni_0.67Fe_0.33O_xH_y在碱性电解质中，在100 mA cm^-2和90 °C下表现出221 mV的最低OER过电位，优于基准IrO₂催化剂。对于Ni_0.67Fe_0.33O_xH_y，V₁₀₀从30 °C时的1.481 V平行移动到90 °C时的1.392 V，这是热加速Ni²⁺/Ni³⁺循环动力学的结果，意味着K_M和K_OER的能垒被热场成功唤醒。

相反，纯Ni(OH)₂的Tafel斜率与温度有关，从30 °C时的106 mV dec^-1变化到90 °C时的69 mV dec^-1，证实了没有Fe的Ni(OH)₂上的水氧化主要受到其缓慢的OER动力学的限制。这些发现为高效热电互补OER设备的设计提供了新的思路。

Heat-Triggered Ferri-to-Paramagnetic Transition Accelerates Redox Couple-Mediated Electrocatalytic Water Oxidation. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202111234