梅俊/廖婷/孙子其ACS Catalysis：硼/氮诱导的表面环境调节有利于实现高效析氧

电催化析氧反应(OER)作为水分解的半反应之一，在探索高效的OER电催化剂方面受到了广泛关注。值得注意的是，OER动力学很大程度上取决于纳米电催化剂的物理化学表面，其中氧连接表面微环境(OLSME)是决定OER性能的关键。预期理想的OLSME应有利于构建活性位点，调节中间吸附，稳定相重构，优化电子转移，增强稳定性，提高耐腐蚀性，从而实现能量有利的OER途径。

基于此，昆士兰科技大学梅俊、廖婷和孙子其(共同通讯)等人选择催化惰性氧化钼催化剂作为代表性模型，并选择阴离子B/N作为调节剂，实现了高效OER。

本文在1.0 M KOH溶液中评估了BMO型和NMO型催化剂的电催化OER性能。根据极化曲线可以看出，BMO型催化剂的过电位顺序为:BMO-750<BMO-950<BMO-550<BMO-350，其中电流密度为10和30 mA cm^-2。

此外，BMO-750催化剂的Tafel斜率最低，这表明其具有良好的OER动力学。使用NMO型催化剂进行相同的催化测试后，可以发现NMO-750催化剂表现出最好的OER性能，并在10和30 mA cm^-2的电流密度下展现出较低的过电位以及更好的反应动力学。进一步与NMO-750催化剂(310 mV)比较，BMO-750催化剂在10 mA cm^-2下的过电位仅为298 mV。

然后，为了确认Mo位点对催化剂催化性能的贡献，本文利用阴离子B/N调节剂在750 ℃下处理了无Mo的CC(NCC-750和BCC-750)。从极化曲线等数据可以看出，BCC-750催化剂在10 mA cm^-2下的过电位为343 mV，表现出最佳的OER性能，这表明B的存在对提高催化剂的催化性能起着至关重要的作用。

与BCC-750催化剂相比，Mo在NMO催化剂中的存在大大提高了OER活性。与NCC-750和CC-750催化剂相比，只有BCC-750催化剂表现出最佳的反应动力学。最后，本文利用BMO-750/NMO-750与商业Pt/C组成双电极体系，在1.0 M KOH溶液中评估了BMO-750/NMO-750的全水解性能。Pt/C||BMO-750和Pt/C||NMO-750和其它体系仅需要1.61 V的电压就可以达到10 mA cm^-2的电流密度。在50 mA cm^-2的高电流密度下，Pt/C||BMO-750体系的电压仅为1.69 V，优于Pt/C||NMO-750体系(1.73 V)。

为了证明钼氧化物催化剂的OLSME与相和化学价高度相关，本文利用MoO₃和MoO₂模型，借助B/M调节剂进行了理论计算，并探索了OH吸附行为以验证其在碱性溶液中的潜在催化活性。引入OH后，负的结合能(E_b)表示其结构稳定。

此外，吸附能(E_ad)对B/N调控的MoO₃/MoO₂相表现出选择性行为。具体来说，与N存在时相比，B调控的MoO₂模型显示出较低的实际E_ad值。相反，N调控更有利于优化MoO₃相，表现出较低的实际E_ad值。

综上所述，本文提出了在金属氧化物催化剂上调节OLSME的概念，从而调节了催化剂的OER活性。这项工作也为高效催化剂的设计提供了新的思路，并为活化惰性金属氧化物纳米催化剂提供了新的可能性。

Boron/Nitrogen-Induced Surface Environment Modulation for Favorable Phase and Valence toward Efficient Oxygen Evolution, ACS Catalysis, 2023, DOI: 10.1021/acscatal.3c02808.

https://doi.org/10.1021/acscatal.3c02808.

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梅俊/廖婷/孙子其ACS Catalysis：硼/氮诱导的表面环境调节有利于实现高效析氧

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