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高传博&程涛Nature子刊：NiFeB氢氧化物纳米片实现高效OER

时间：2022-10-23 来源： 浏览：

高传博&程涛Nature子刊：NiFeB氢氧化物纳米片实现高效OER

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在氢氧化物催化剂中，促进高氧化态过渡金属物种的形成可提高其在析氧反应（OER）中的催化活性，但在目前的合成策略中仍然很难实现。
基于此， 西安交通大学高传博教授和苏州大学程涛教授（共同通讯作者）等人 报道了一种单层NiFeB氢氧化物纳米片，并证明了缺电子硼（B）在促进高氧化态镍（Ni）的形成以提高OER活性方面的功效。
测试结果表明，NiFeB氢氧化物纳米片的OER活性达到100 mA cm -2 ，过电位为252 mV，优于无B-氢氧化镍纳米片的OER活性（过电位为337 mV）和已报道的大多数Ni基催化剂。
作者利用DFT计算获得原子尺度的见解，以解释B在提高NiFeB氢氧化物纳米片的OER活性方面的作用。根据DFT计算，B的引入降低了OER的能垒。
作者考虑了从*H 2 O到O 2 的反应路径上有*OH、*O和*OOH中间体的四步反应路径。
还计算了两个电位（0和1.23 V）下的自由能，结果表明自由能沿反应坐标的变化趋势相似。在0 V时，NiFe氢氧根形成*O（*OH→*O）为电位决定步骤（PDS），自由能差为1.498 eV。
在引入B后，NiFeB氢氧根上*O的生成能降至1.308 eV，而*OOH（*O→*OOH）的生成能增加到1.455 eV，*OOH形成了PDS，说明了B在提高氢氧根NiFeB催化剂OER活性中的关键作用。
DFT计算还表明，在NiFe氢氧根中引入B后，Ni的氧化态升高。引入B后，Ni结合OH的电子局域化增强，为B附近Ni氧化态的增加提供了间接证据。
Promoting nickel oxidation state transitions in single-layer NiFeB hydroxide nanosheets for efficient oxygen evolution. Nat. Commun., 2022 , DOI: 10.1038/s41467-022-33846-0.
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33846-0.
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