兰州大学Angew：稳定NaCl型四面体配位结构中S位点，实现高效电化学水氧化

析氧反应(OER)是各种电化学技术中不可或缺的组成部分，在能量转换器件中起着重要的作用。然而，作为一个复杂的四电子转移过程，OER通常具有缓慢的动力学。因此，人们一直致力于开发合理的策略来设计具有高活性和性稳定的OER催化剂。根据先前的报道，精确的阴离子调节可以准确地调节阴离子环境，优化阳离子活性位点的电子结构，从而提高催化剂的活性。得益于阴离子丰富的成分、各种形式和可调的比例，阴离子改性策略被认为是一种很有前景的催化剂性能改善的方法。然而，到目前为止，有关阴离子修饰电催化剂的合成方法鲜有报道。

近日，兰州大学席聘贤课题组报道了一种新的方法，将S原子封装在NaCl型氧化物NiO的四面体位置，从而在NiO (S-NiO-I)内形成一个四面体配位结构(S-O₄)。原位光谱和密度泛函理论(DFT)计算表明，这种原位形成的S-O₄在S-NiO-I中稳定存在，并且它还改变了局部电子结构，调整了晶格氧反应性。

因此，OER的路径发生了改变，使其遵循S促进晶格氧介导机制(SLOM)。此外，研究人员还证实了这种独特的结构只出现在NaCl型氧化物中；在尖晶石氧化物结构和钙钛矿氧化物结构中，S原子更容易形成晶格S，并且其对晶格氧机制不起激活作用。

电化学性能测试结果显示，在1.0 M KOH溶液中，S-NiO-I NSs催化剂在10 mA cm⁻²电流密度下的OER过电位仅为278 mV，Tafel斜率为74 mV dec⁻¹，优于纯的NiO和NiS催化剂。此外，S-NiO-I NSs能够在不同电流密度(200、500和1000 mA cm^-2)下可连续工作200 h以上，表现出优异的稳定性。S-NiO-I催化剂良好的催化活性和稳定性归因于NaCl型氧化物四面体S的电子结构优化，这种结构有利于发挥S原子的限制作用，减少了OER过程中金属位点的损失。

总的来说，该项研究表明，对阴离子的精确调节策略是一种修饰过渡金属氧化物电子结构的有效方法，为优化催化剂的反应路径和制备高性能电催化剂提供了重要思路。

Stabilizing sulfur sites in tetraoxygen tetrahedral coordination structure for efficient electrochemical water oxidation. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202313185