氫能源的大規模利用依賴于光/電催化全解水過程，全解水包括析氫（HER）和析氧（OER）兩個半反應。相較于HER而言，OER具有更慢的反應動力學特性，是限制全解水催化性能的決定因素。這一問題的解決依賴于OER過程機理研究和材料調控，因此尋找價格低廉、儲量豐富且催化性能優異的析氧催化劑成為近年來研究的熱點。近日來，國內外眾多課題組在OER材料設計調控以及對應機理研究方面有許多新的進展，從這些最新發表的工作中可以一窺OER材料研究前沿熱點。
1. Nat. Commun.: 通過Fe摻雜和Co空位實現CoSe2的OER活性極限
設計用于清潔氫氣生產的高效水分解電催化劑對于現代社會的可持續發展至關重要。通過摻入摻雜劑、空位、應變、異質結構等的電子結構工程是高效催化劑設計的核心，因為它可以有效地調節反應中間體的結合能。然而，以往的研究大多只利用一種技術來調節電子結構，因此催化性能并不令人滿意。例如，CoSe2對OER反應具有中等的催化活性，而Fe的摻雜已被證明是提高性能的有效途徑。然而，是否可以通過合并其他缺陷(如陰離子和陽離子空位)來協同地進一步增強活性，目前尚未見報道。兩種或兩種以上缺陷結構的適當結合是實現近最優電子態和理想中間體結合能的關鍵，這是構建高效水分解電催化劑的關鍵。
有鑒于此，澳大利亞格里菲斯大學趙惠軍教授等人，通過結合鐵摻雜劑和Co/Se空位來充分挖掘原子厚度的CoSe2納米帶對OER的催化潛力。
本文要點
1）將不同的缺陷結構摻入原子薄CoSe2納米帶中以進行OER催化。Fe摻雜和Co空位的組合可協同優化電子態和Co2位點上的中間體結合能，這是催化活性顯著增強的原因。
2）通過實驗和理論計算，發現最好的催化劑是CoSe2-DFe-VCo，活性最高的中心是與VCo最近的表面Fe位點相鄰的Co2位點。
3）Fe摻雜和Co空位協同優化了Co2的電子狀態，因此OH*的結合能大大降低，達到了很高的催化活性。相比之下，Se衍生的O空位對Co*處O*的結合能有明顯影響，這導致相對較高的超電勢和較低的催化活性。
總之，該工作證明了具有兩個或多個缺陷結構的適當組合的電子結構調節策略可以有效地提供催化性能，這為合理設計用于各種電化學反應的高效催化劑提供了一種新的思路。
Dou, Y., He, C., Zhang, L. et al. Approaching the activity limit of CoSe2 for oxygen evolution via Fe doping and Co vacancy. Nat. Commun. 11, 1664 (2020).
DOI: 10.1038/s41467-020-15498-0
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15498-0
2. JACS: 高熵鈣鈦礦氟化物用作高效催化氧析出（OER）反應
高熵鈣鈦礦氟化物在電催化反應中具有很大的應用潛力。但是由于合成過程的高溫和對高熵材料的理解有限，高熵鈣鈦礦氟化物在電催化領域的潛力還沒有被完全挖掘。鑒于此，來自田納西大學和橡樹嶺國家實驗室的Dai Sheng 教授團隊發展了通過水熱法與機械化學法相結合，實現了高熵鈣鈦礦氟化物的簡便合成，并將其用于催OER反應，表現出優異的性能。
本文要點：
1）通過水熱法與機械化學法相結合，在沸騰的溶液中實現了高熵鈣鈦礦氟化物的低溫和簡便合成。
2）所得的高熵鈣鈦礦氟化物表現出優異的OER性能，其過電勢低于單組分的鈣鈦礦氟化物。
3）高熵鈣鈦礦氟化物的優異性能可以歸結為高度分散的活性位點、低的電荷轉移電阻和高的質量傳輸速率。
Tao Wang et al. High-Entropy Perovskite Fluorides: A New Platform for Oxygen Evolution Catalysis. JACS, 2020.
DOI:10.1021/jacs.9b12377
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12377
3. JACS: MOF六邊形納米板：自下而上法合成、拓撲轉化和高效OER
具有擴展側表面和原子厚度的二維（2D）納米材料由于其有趣的理化性質而受到越來越多的關注。基于結構拓撲合理設計和自下而上合成是一種獲得定義明確的幾何形態的二維金屬有機框架（2D MOFs）的有希望的方法。近日，中南大學Xiaohe Liu，鄭州大學Yijun Cao，日本國立材料科學研究所Renzhi Ma等合作，報道了一種新穎的六角形二維MOF納米板的拓撲引導自下而上法合成。
本文要點：
1）作者通過扭曲的（3,4）連接的Ni2（BDC）2（DABCO）（BDC = 1,4-benzenedicar-boxylic acid，DABCO = diazabicyclo[2.2.2]octane）構筑六邊形通道，并用作模板。在吡啶的抑制和調節下，通過取代抑制過程實現了該新型的二維鎳基MOF六角形納米板合成，并通過調控吡啶的劑量來控制納米板的厚度。
2）作者進一步經過熱解處理將該MOF納米板轉變為N摻雜的Ni @碳電催化劑，實驗表明，在析氧反應（OER）中，達到10 mA cm-2的電流密度，過電位低至307 mV。
該工作為拓撲學指導的自下而上法合成具有獨特形態的MOF材料鋪平了道路，為合理設計2D氮摻雜金屬合金@碳催化劑提供了新的策略。
Yifan Lin, et al. Metal-organic Frameworks Hexagonal Nanoplates: Bottom-up Synthesis, Topotactic Transformation and Efficient Oxygen Evolution Reaction. J. Am. Chem. Soc. 2020,
DOI: 10.1021/jacs.0c01916
https://doi.org/10.1021/jacs.0c01916
4. JACS: NiO上超高負載Ir單原子實現高效OER
高負載量的單原子電催化劑在能源轉換和存儲應用中具有廣闊的前景。近日，南方科技大學Meng Gu，Hu Xu，俄勒岡州立大學Zhenxing Feng等合作，報道了一種簡便的方法合成了在氧化鎳（NiO）基質上具有空前的高Ir單原子負載量的（約18wt％）電催化劑，并用于氧析出反應（OER）。
本文要點：
1）實驗表明，該催化劑達到10 mA cm-2的電流密度過電勢為215 mV，并且在堿性電解液中具有高的OER電流密度，在1.49 V（相對于RHE）時分別超過NiO和市售IrO2 催化劑的57倍和24倍。
2）系統的表征表明Ir原子分散在NiO的最外表面，并通過共價Ir-O鍵穩定，從而誘導了孤立的Ir原子在4+的氧化態。
3）DFT計算表明，取代的單原子Ir不僅充當OER的活性位點，而且激活NiO的表面反應性，從而導致OER性能的大大提高。
該工作開發的高負載量單原子催化劑合成方法可以擴展到其它氧化物載體，并為單原子催化劑的工業應用鋪平道路。
Qi Wang, et al. Ultrahigh-loading of Ir single atoms on NiO matrix to dramatically enhance oxygen evolution reaction. J. Am. Chem. Soc. 2020,
DOI: 10.1021/jacs.9b12642
https://doi.org/10.1021/jacs.9b12642
5. JACS: 調控燒綠石結構Ru基催化劑中的晶格氧結合增強OER活性
燒綠石結構Ru基催化劑，即成分為A2Ru2O7-δ的氧化物，是最近出現的酸性條件下最先進的氧氣釋放反應（OER）催化劑。近日，蘇黎世聯邦理工學院Christoph R. Müller，Alexey Fedorov等將組成為Y1.8M0.2Ru2O7-δ（M = Cu，Co，Ni，Fe，Y）的釔釕燒綠石結構催化劑用于OER，研究了A位點取代對OER的活性影響。
本文要點：
1）作者發現，釔釕燒綠石結構Y1.8M0.2Ru2O7-δ催化劑中的A取代位控制著該材料表面氧空位（VO）的濃度，而 VO濃度的增加與高的OER活性相關。
2）在Y1.8M0.2Ru2O7-δ材料中，Ru的氧化態保持不變，這對研究M取代基對氧結合能以及OER活性的作用是必須的。作者發現Y1.8M0.2Ru2O7-δ材料中氧的易變性與相應的二元氧化物MOx的形成焓以及DFT衍生的V22p-d矩陣元素的值相關。
3）CuO具有相對較弱的M–O鍵，這與燒綠石結構的Y1.8M0.2Ru2O7-δ中的表面氧結合減少，VO表面位點的形成能降低等相關。
該工作報道了一種改善的OER性能的新型催化劑Y1.8M0.2Ru2O7-δ，并為活性電催化劑的設計提供了指導。
Denis A. Kuznetsov, et al. Tailoring Lattice Oxygen Binding in Ruthenium Pyrochlores to Enhance Oxygen Evolution Activity. J. Am. Chem. Soc. 2020,
DOI: 10.1021/jacs.0c01135
https://doi.org/10.1021/jacs.0c01135
6. JACS：純相β-NiOOH具有不依賴于晶面的析氧活性-不同化學物質有相似的過電勢
近日，美國普林斯頓大學Emily A. Carter教授等人發現β-羥基氧化鎳（β-NiOOH）是一種有前途的析氧反應（OER）電催化劑，OER是水分解中較為困難的半反應。
本文要點
1）在這項研究中，他們回顧了原始β-NiOOH的兩個最豐富的晶體學切面（0001）和（1010）的OER活性。使用混合密度泛函理論對這兩個方面的各個活動位點進行建模，該模型在系統的電子描述中包括精確的非局部Fock交換的一部分。
2）通過評估熱力學OER的過電勢，結果表明，在每個晶體學面上考慮的兩個活性位點都表明OER活性彼此顯著不同。然而，發現在兩個小平面上計算出的最低OER過電勢彼此相似，并且可與先前在β-NiOOH的（1211）小平面上的（1211）小平面上的4倍晶格氧配位的Ni位相的超電勢相比較。
3）這一發現表明，迄今為止研究的所有低折射率面都可能與實驗觀察到的原始β-NiOOH的OER活性有關。但是，這三個晶體學方面的最低過電勢活性位點通過不同的機制起作用，這突出了考慮潛在電催化劑的每個晶體學方面的多個OER途徑和中間體的重要性。
4）具體而言，他們的工作表明，考慮到先前被忽略的活性位，過渡金屬離子的氧化態，反應中間體和晶格氧穩定性，對于揭示原始β-NiOOH上具有最低的過電勢至關重要。
Ananth Govind Rajan, John Mark P. Martirez, Emily A. Carter, Facet-Independent Oxygen Evolution Activity of Pure β-NiOOH: Different Chemistries Leading to Similar Overpotentials, J. Am. Chem. Soc.2020
DOI: 10.1021/jacs.9b13708
https://doi.org/10.1021/jacs.9b13708
7. Angew.: 調節電子密度增強Co3O4基催化劑的OER催化性能
氫能是一種理想的清潔能源，但氫源主要都是以水(H2O)的方式存在，單獨以氫氣分子(H2)存在的量非常少。因此，生產氫氣是氫能源應用的首要環節。目前，在電解水制氫技術最為成熟，已經開始在工業上用于制備高純氫。而設計制備高效、穩定、廉價的析氧（OER）電催化劑是目前的重中之重。盡管研究人員已經開發了許多策略來提高析氧反應（OER）的效率，但如何精確適當地調節催化劑表面的電子性質以提高催化活性仍然是一個挑戰。
有鑒于此，武漢大學肖湘衡教授等人合作證明了可以通過氬離子輻射方法可以有效地調節Co3O4的表面活性電子密度，制備的Co3O4基催化劑表現出優異的OER催化性能。
本文要點
1）X射線光電子能譜，基于同步加速器的X射線吸收能譜，紫外光電子能譜儀和密度泛函理論計算均證明Co3O4的表面活性電子密度中心已經正確上移，從而對氧基的吸收能力顯著增強。
2）經過優化的基于Co3O4的催化劑在10 mA/cm2時的超電位為260 mV，Tafel斜率為54 mV/dec，優于基準RuO2催化劑的性能，表明這是一種非常優異的Co基OER催化劑。
總之，除此之外，這種活性電子密度調節方法為了解鈷基氧化物的OER機理提供了新的視角，對于合理設計制備高活性、高穩定性的電催化劑具有重要的指導意義。
Dong He et al. Active electron density modulation of Co3O4 based catalysts endows highly oxygen evolution capability. Angewandte Chemie, 2020.
DOI: 10.1002/anie.202001681
https://doi.org/10.1002/anie.202001681
8. Angew：通過納米銀修飾的過渡金屬氫氧化物催化劑增強析氧反應
電化學水分解法可幾乎沒有污染的產生高效純氫能源，被認為是解決能源危機和環境污染的最有前景的應對策略。氧氣析出反應（OER）是水電解的重要半反應。但是，具有四電子轉移的多步反應（4OH-→2H2O+4e-+O2，E=1.23 V，相對于RHE）會導致反應動力學上的遲緩，從而進一步限制了可再生能源技術的商業化。到目前為止，公認的OER最先進催化劑是IrO2和RuO2，而相對較高的成本和稀缺的資源限制了其廣泛應用。因此，研制成本低，性能優越，實用性強的催化劑具有重要意義。
為了應對這一挑戰，天津大學胡文彬和韓曉鵬等人報道了一種通過在室溫下的自發氧化還原反應（SRR）來合成了納米銀修飾的過渡金屬氫氧化物（TMHs）復合材料OER催化劑的新方法。
本文要點：
1） 銀離子和TMH之間的自發氧化還原反應提供了一種簡單而便捷的途徑來建立有效而穩定的異質結構，從而可以增強析氧反應（OER）活性。
2） 在碳纖維布上生長的Ag@Co（OH）x具有出色的OER活性和耐久性，甚至優于貴金屬IrO2和許多先前報道的OER電催化劑。
3） 實驗和理論分析共同證明:Ag和Co（OH）2之間通過強電子相互作用將銀簇激活為催化OER的活性位點，有效地優化了與反應中間體之間的結合能，從而促進了OER動力學過程。
Zhao Zhang, et al. Spontaneous Synthesis of Sliver Nanoparticles Decorated Transition‐Metal Hydroxides for Enhanced Oxygen Evolution Reaction, Angew. Chem. 2020
DOI: 10.1002/ange.202001703
https://doi.org/10.1002/ange.202001703
9. Angew: 鐵離子對層狀雙金屬氫氧化物在析氧反應（OER）中活性的影響
氫氧化鎳鐵是堿性介質中OER的基準催化劑。實驗表明，鐵離子的存在對于層狀雙金屬氫氧化物的催化活性至關重要。然而，鐵離子在催化反應中扮演的角色仍然存在很大的爭論。本文中， 通過氧同位素標記和原位拉曼實驗，洛桑聯邦理工學院胡喜樂教授團隊闡明了鐵離子提高層狀鎳鐵氫氧化物OER活性的起源，為設計高OER活性催化劑提供了新思路。
本文要點：
1. 通過氧同位素標記和原位拉曼實驗，實驗可分別獲得不同鎳鐵比例的層狀氫氧化物中兩種金屬反應位點的轉換率（TOF）；
2. 在OER反應中，鐵離子反應位點的TOF是鎳離子反應位點的20-200倍；
3. 鐵離子含量越高，層狀鎳鐵氫氧化物的結構越紊亂。
4. 鐵離子活性位點的TOF和層狀鎳氫氫氧化物的結構紊亂程度符合典火山模型，層狀鎳鐵氫氧化物中的鐵離子通過破壞氧化氫氧化鎳的結構提高了OER反應活性。
Seunghwa Lee et al. Deciphering iron-dependent activity in oxygen evolution catalyzed by nickel iron layered double hydroxide, Angew. Chem. Int. Ed. 2020
DOI:10.1002/ange.201915803
https://doi.org/10.1002/ange.201915803
10. Angew: 配位可調的自生磷酸鈷用于電催化水氧化
電催化產氧反應（OER）對于質子和電子的產生至關重要，用于多個環境臨界陰極反應中，如H2的生成，N2的還原和CO2的還原。電催化OER涉及復雜的電子轉移過程，動力學緩慢，并在反應過程中造成大量能量損失。因此，廉價的過渡金屬基電催化劑是一種有前景的OER候選物。其中，鈷基材料顯示出優異的活性和穩定性。在許多鈷基材料中，金屬配位環境與電催化水氧化性能之間的關系是未知的。有鑒于此，陜西師范大學的張偉設計了一個理想的基于磷酸鈷的模型，以探索金屬配位環境對OER活性的影響。
本文要點
1）通過簡單地除去Co3(PO4)2·8H2O中的配體水，成功地將鈷的幾何結構從八面體調整為四面體。獲得的兩種材料中除配位結構外的其他特征保持相似。因為這兩種材料在結構和形態上有許多相似之處，使其成為研究與Co配位環境有關的水氧化的重要模板。這兩個類似物顯示相似的OER動力學，但無水Co3(PO4)2·8H2O的OER活性大大提高。
2）根據拉曼和原位XAS結果證明，來自Co四面體位點的較高內在活性是因為在OER過程中更容易形成活性高價鈷（氫）氧化物中間體。這項工作不僅為Co基的OER電催化劑提供了一定的見解，而且為研究金屬幾何形狀對電催化的影響提供了參考系統。
Jing Qi et al. Autologous Cobalt Phosphates with Modulated Coordination Sites for Electrocatalytic Water Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed. (2020)
DOI:10.1002/anie.202001737
11. AM：具有自旋極化通道的反鐵磁反尖晶石LiCoVO4用于高效OER
探索用于析氧反應（OER）的高效催化劑對于水電解至關重要，具有合理活性的低成本過渡金屬氧化物引起了人們的廣泛關注。最近，人們認為OER反應物和產物的不同自旋構型會導致緩慢的反應動力學，具有磁極化通道的催化劑可以選擇性地去除具有相反磁矩的電子，并在OER期間保持整體自旋，從而增強三重態氧分子的產生。
近日，南洋理工大學Zhichuan J. Xu等人發現反鐵磁反尖晶石氧化物LiCoVO4包含d7 Co2+離子，這些離子可以在活性八面體位點穩定存在，具有高自旋態S= 3/2（t2g5eg2）。
在高自旋構型下，每個Co2+的理想磁矩為3 μB，從而使尖晶石的邊緣共享的Co2+八面體被磁極化。密度泛函理論模擬結果表明，所研究的層狀反鐵磁LiCoVO4中含有磁性極化通道，自旋傳導通道中每個過渡金屬原子的平均磁矩（μave）約為2.66 μB。在OER過程中，這些通道能夠增強自旋取向電子從反應物中選擇性的去除，從而促進三重態氧分子的產生過程中適當磁矩的積累。此外，通過實驗證明該報道的LiCoVO4具有優良的OER活性。
Riccardo Ruixi Chen, Yuanmiao Sun, Samuel Jun Hoong Ong, Shibo Xi, Yonghua Du, Chuntai Liu, Ovadia Lev, Zhichuan J. Xu. Antiferromagnetic Inverse Spinel Oxide LiCoVO4 with Spin‐Polarized Channels for Water Oxidation. Advanced Materials. 2020
DOI: 10.1002/adma.201907976
https://doi.org/10.1002/adma.201907976
12. AM：具有多級納米孔結構的柔性Co-Mo-N/Au電極，作為OER的高效電催化劑
氧析出反應（OER）是許多重要能源轉換技術的關鍵步驟，包括通過電化學水分解產生氫氣、再生燃料電池和可充電金屬空氣電池，這些技術在大規模儲存豐富但只有間歇性可用的可再生太陽能和風能方面有很大的潛力。由于OER的反應動力學本質上是緩慢的，并且最先進的電催化劑活性不足，這些可再生能源轉換裝置在實際應用中一直受到低運行效率的困擾。設計高效、穩定的析氧反應電催化劑是許多可再生能源儲存和轉化裝置的關鍵。
在此，吉林大學蔣青教授、郎興友教授報道了一種由三維垂直排列的雙金屬鈷鉬氮化納米片和雙連續納米孔金(NP Au/CoMoNx)組成的自支撐單片混合電極作為高效的電催化劑，以促進堿性介質中水氧化反應動力學。
憑借具有大而可觸及的CoMoOx表面，CoMoNx納米薄片具有顯著增強的電催化活性，而納米孔Au骨架有利于電子傳遞和質量傳輸，NP Au/CoMoNx電極在1 m KOH中表現出優異的電催化性能，具有較低的起始過電位（166 mV）和Tafel斜率（46 mV dec-1）。其只需370 mV的低過電位就可以達到1156 mA cm-2的超高電流密度，比游離CoMoNx納米片高約140倍。優異的電催化性能使其成為水電解OER催化劑的一個有吸引力的候選對象。
Rui-Qi Yao, Hang Shi, Wu-Bin Wan, Zi Wen, Xing-You Lang, Qing Jiang. Flexible Co–Mo–N/Au Electrodes with a Hierarchical Nanoporous Architecture as Highly Efficient Electrocatalysts for Oxygen Evolution Reaction. Advanced Materials 2020, 1907214.
DOI: 10.1002/adma.201907214
https://doi.org/10.1002/adma.201907214
13. AM：有機小分子活化過渡金屬泡沫用于高效的析氧反應
日益加劇的環境和能源問題給現代社會的發展帶來了巨大的挑戰，電化學解水是一種很有前景的可持續發展的氫能轉換、儲存和運輸技術。設計開發低成本、高效、耐用的析氧反應電催化劑對電化學水分解的實際應用至關重要。
近日，中國科學院大學胡勁松研究員，湖南大學黃維清教授和北京分子科學國家實驗室Jiang Lang等人發現，有機小分子(六溴苯，HBB)可以通過簡單的Br誘導固相遷移過程，直接演化嵌入在類石墨烯薄膜(M‐NM@G)中的金屬納米片，從而活化商用過渡金屬(Ni、Fe和NiFe)泡沫。
本文要點
1）系統的研究表明，HBB可以通過C-Br鍵的斷裂和C-C鍵的形成，在塊狀金屬泡沫基材上共形生成石墨烯狀網絡結構。同時，裂解的C-Br片段可有效地從塊狀基質中提取金屬原子，從而原位形成嵌入在石墨烯狀薄膜中的過渡金屬納米網。
2）因此，這種功能性納米結構可以作為一種高效的OER電催化劑，具有較低的過電勢和出色的長期循環穩定性。具體而言，對于NiFe-NM @ G，達到100 mA cm-2的電流密度所需的過電勢僅為208 mV，可以與最優異的OER電催化劑相媲美。
3）該工作提出了一種非常具有潛力的通用策略，可通過與有機小分子的相互作用將塊體過渡金屬直接轉變為納米結構的功能性電催化劑，為有機小分子在能源技術中的應用開辟了機遇。
Jing Zhang; Wen‐Jie Jiang; Shuai Niu; Hantang Zhang; Jie Liu; Haiyang Li; Gui‐Fang Huang; Lang Jiang; Wei‐Qing Huang; Jin‐Song Hu; Wenping Hu. Organic Small Molecule Activates Transition Metal Foam for Efficient Oxygen Evolution Reaction. Advanced Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adma.201906015
https://doi.org/10.1002/adma.201906015
14. 樓雄文&高書燕AM: 雙殼鎳鐵雙氫氧化物納米籠實現高效OER反應
精細設計用于析氧電催化劑的納米結構是加速水分解反應動力學的重要策略。南洋理工大學樓雄文和河南師范大學高書燕等人通過簡單的一鍋自模板法合成了具有超薄納米片組裝的可調殼層的Ni-Fe層狀雙氫氧化物（LDH）納米籠。
本文要點：
1）從紡錘狀的MIL-88A（MOF）顆粒開始，通過在混合溶液中同時進行蝕刻和共沉淀反應，獲得了具有分層特征的雙殼Ni-Fe LDH納米籠。通過調節溶劑組分之間的體積比，調節界面處的模板蝕刻，可以實現精確地控制殼的數量。
2）得益于具有大的電活性表面積和優化的化學組成的雙殼結構， Ni-Fe LDH納米籠對堿性電解質中的OER反應表現出優異的電催化活性。特別是，雙殼的Ni-Fe LDH納米籠可以在246 mV的低過電勢下實現20 mA cm-2的電流密度，并具有出色的穩定性。
Jintao Zhang, et al. Designed Formation of Double‐Shelled Ni–Fe Layered‐Double‐Hydroxide Nanocages for Efficient Oxygen Evolution Reaction, Adv. Mater., 2020
DOI: 10.1002/adma.201906432
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201906432
15. AM: 水化效應促進Ni-Fe氫氧化物催化劑中性水氧化
能夠在中性電解質中對氧析出反應（OER）進行高效催化的催化劑對于生物混合燃料和化工生產都十分重要。通常，中性電解液介質中的反應物濃度都比較低，這就要求催化劑要同時能夠促進水的吸附和解離過程。
最近，南開大學的Bo Zhang 和Xiaodan Zhang以及加拿大多倫多大學的Eward H. Sargent等通過密度泛函理論的計算發現向Ni-Fe催化框架中加入水化的金屬離子能夠有助于提高靠近活性位點的水的吸附能力。
本文要點
1）他們利用簡單的溶膠-凝膠手段向Ni-Fe催化框架中引入了水化增強效應的Mg2+等金屬離子和水化消除效應的Ba2+等金屬離子并對其催化效果進行了研究比較。
2）研究發現，Ni-Fe-Mg催化劑在中性電解液中在10mA/cm2的電流密度下的過電位為310mV,這超過傳統的IrO2/C催化劑高達40mV。在連續的催化過程中，這種催化劑能夠保持穩定長達900h。
3）研究人員通過實驗方法和理論計算均發現水化效應促進的電催化劑有利于中性電解液中水分子的吸附和解離，這為發展高效穩定的OER催化劑提供了思路。
Ning Wang, Bo Zhang, Xiaodan Zhang, Eward H. Sargent et al, Hydration‐Effect‐Promoting Ni–Fe Oxyhydroxide Catalysts for Neutral Water Oxidation, Advanced Materials, 2020
DOI: 10.1002/adma.201906806
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201906806?af=R
