南洋理工/暨大AEM：NiFe LDH的表面重构助力OER

在碱性介质中，氧化物电催化剂的动态表面重构被广泛观察到，特别是对于层状双氢氧化物（LDH），但对于如何促进向所需表面的重构以促进析氧反应（OER）知之甚少。

基于此，新加坡南洋理工大学范红金教授和暨南大学麦文杰教授（共同通讯作者）等人报道了通过原位硫（S）掺杂诱导NiFe-LDH纳米片的表面重构，其程度高于通过自然电化学活化诱导的表面重构。

生成的S-Ni_xFe_yOOH可以优化中间吸附并促进OER动力学，对比未掺杂的相，重构的S-氢氧化物催化剂表现出优异的OER活性和长期耐用性。

通过密度泛函理论（DFT）计算，以预测S-掺杂对电子结构和活化能垒的影响。NiFe-LDH（Ni_xFe_y(OH)₂）具有典型的正主体层和电荷平衡中间层的层状结构。引入S元素（表示为S-Ni_xFe_y(OH)₂）后，S原子可以重新分布局部电荷平衡中间层，新形成的电子云分布扩大。

电子定域函数的比较意味着S-Ni_xFe_y(OH)₂中Ni的电子离域程度比Ni_xFe_y(OH)₂中的更高，表明该位点的原子具有高反应性，并且在充电状态期间将容易进一步演化为高价构型。

由于电子在高能表面中的分布增加，S-Ni_xFe_y(OH)₂（4.66 eV）的费米能级高于Ni_xFe_y(OH)₂（4.17 eV），表明前者具有更强的电子供给能力和电化学反应性，Ni_xFe_y(OH)₂中脱氢反应的活化能为4.05 eV。

当引入S原子时，Ni_xFe_y(OH)₂的活化自由能降至3.74 eV，表明反应动力学更快，热力学行为更有利。对比原始的Ni_xFe_y(OH)₂，不同量的S的引入可以降低表面重建的能量势垒，从而促进原始LDH向氢氧化氧层的转化程度。结果表明，S的引入可以有效地优化局部电子结构并降低预催化剂的活化能垒。

Promoting Surface Reconstruction of NiFe Layered Double Hydroxide for Enhanced Oxygen Evolution. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202202522.

https://doi.org/10.1002/aenm.202202522.

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