当OER遇上NiFe -LDH？结果让人兴奋！

 随着日益增长的能源需求，电解水作为一种绿色可持续技术，受到越来越多的关注。作为电解水技术半反应之一的氧气析出反应（OER），由于涉及到复杂的多电子转移过程，导致氧气析出动力学较为迟缓，较高的水氧化过电位限制了全水解反应的效率，成为了全水解技术的瓶颈。因此，制备高活性、低反应过电势的OER催化剂是提高全水解技术效率的关键步骤。NiFe双金属氢氧化物（NiFe LDH）由于其层状结构和多功能性，在电化学催化等领域尤其是OER反应发挥了重要作用。 

01

Nano Energy：摩擦纳米发电机驱动电沉积制备三功能电催化剂（NiFe-LDH纳米片负载Pt纳米团簇）

近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所孙春文研究员和王中林院士等人合作，利用层状摩擦纳米发电机（TENG）产生的高压脉冲直流电提供了一种新型电源，可在没有任何封端剂的情况下将亚2 nm Pt纳米团簇电沉积到NiFe-LDH纳米片上，以提高析氢反应（HER）的活性，并将NiFe-LDH晶格中的部分Fe³⁺阳离子还原为Fe²⁺，以增强OER活性。研究发现使用最佳催化剂（Pt-NiFe-LDH-0.5-12）作为全水分解电极，在50 mA cm^-2的电流密度下，OER和HER之间的电势差降至1.63 V，远低于混合的贵金属催化剂（Pt/C和RuO₂，1.98 V）。作为可充电锌空气电池的空气电极，Pt-NiFe-LDH-0.5-12比裸NiFe-LDH表现出更高的开路电压和更加优异的耐用性。

——Triboelectric nanogenerators powered Electrodepositing Tri-Functional Electrocatalysts for Water Splitting and Rechargeable Zinc-Air Battery: A Case of Pt Nanoclusters on NiFe-LDH Nanosheets. Nano Energy, 2020DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104669——

02

Angew: 镍铁层状双金属氢氧化物（NiFe LDH）OER活性的铁依赖性

镍铁层状双金属氢氧化物（NiFe LDH）被认为是碱性介质中OER的基准催化剂。尽管已经很好地确定了NiFe LDH的高催化活性，但有关其活性来源以及其关于性能的活性位点问题仍未解决。其中，Fe离子的存在对高活性至关重要，但目前对Fe的作用仍存在激烈的争论。洛桑联邦理工学院胡喜乐等人使用氧同位素标记和拉曼光谱实验，从相应的结构中获得了一系列NiFe层状双氢氧化物（LDHs）的Ni和Fe位点的TOFs，Fe位的TOF比Ni位高20-200倍，因此在Fe含量为4.7％或更高时，Fe位占主导地位。该研究阐明了NiFe LDH活性的铁依赖性的起源，并提出结构有序化可作为改善OER催化性的有效策略。

——Deciphering iron‐dependent activity in oxygen evolution catalyzed by nickel ironlayered double hydroxide, Angew., 2020DOI: https://doi.org/10.1002/anie.201915803——

03

Nano Lett：NiFe LDH结合微量氧化态及金属态Rh全解水

NiFe层状双金属氢氧化物（LDH）在碱性条件下具有优异的析氧反应（OER）性能，然而由于NiFe LDH上较弱的氢吸附，其析氢反应（HER）性能差。爱荷华州立大学Shan Hu等通过将Rh和NiFe LDH相结合，不仅可以显著提高HER的动力学，而且不会降低OER性能。在1M KOH电解质中，仅需要58mV的过电位催化HER获得10 mA cm^-2的电流密度，且该催化剂在电流密度为10 - 190 mA cm^-2仅需要1.46 - 1.7 V驱动。意外的是，水热合成的材料中Rh是以氧化的掺杂物和金属团簇 （平均尺寸约0.8 nm）的形式存在于NiFe LDH中。研究人员发现，在HER过程中，表面氧化态的Rh会被还原成金属态，金属Rh团簇与NiFe LDH之间存在强相互作用从而显著促进了HER动力学。

——Integrating Rh Species with NiFe Layered-Double-Hydroxide for Overall Water Splitting, Nano Letters, 2020.DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b03460——

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