意大利國立研究委員會（CNR）材料結構研究所（ISM）Giuseppe Mattioli等使用最先進的DFT理論模擬，對堿性溶液的OER反應使用非晶態的原始和Fe摻雜Ni(OH)2催化劑薄膜（稱為NiCat和Fe:NiCat）的結構和電化學性能進行了全面的理論研究。
本文要點：
（1）
當催化劑薄膜暴露于正電位時，理論計算模擬準確的發現并且捕捉催化劑的局部結構有序的結構變化，與以往報道的XAS表征結果相符合。這項研究展示了催化劑的活化過程中，質子耦合電子轉移將Ni(II)可逆的氧化為Ni(III/IV)的關鍵作用。
通過建立與實驗數據相符合的NiCat和Fe:NiCat的結構模型，隨后探索原子晶度的OER機理，發現當施加過電勢超過了水氧化和產生氧氣所需的過電勢，就能夠觸發OER。
（2）
這項研究定量比較了適用于吸附質轉化機制（AEM）和晶格氧機制（LOM）的七種OER反應機理合過程，表明與NiCat相比，Fe如何顯著提高Fe:NiCat的催化活性。
這項研究的結果表明，在典型OER反應的條件，晶體和無定形金屬(氧)氫氧化物薄膜表面的常見的簡單M-O-M結構能夠促進AEM和LOM機制。此外，這項研究發現Fe的難以捉摸的作用在于Ni(IV)-O和Fe(IV)-O-鍵在形成關鍵中間體O-O鍵之前的不同行為，Fe能夠降低形成這些中間體所需的過電勢。
參考文獻
Giuseppe Mattioli* and Leonardo Guidoni, Multiple Reaction Pathways for Oxygen Evolution as a Key Factor for the Catalytic Activity of Nickel–Iron (Oxy)Hydroxides, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.4c12988
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c12988
