Small：过电位仅为182 mV！超亲水-超憎氧的Mo-NiFeOxHy阵列用于高效催化OER

析氧反应(OER)是水分解、CO₂还原、可充电金属-空气电池和可再生燃料电池的关键半反应，是开发一系列储能和转化技术的基础。然而，由于设计含氧中间体(*OH，*OOH，*O)形成的热力学反应，典型的OER是复杂的电子-质子转移过程，其缓慢的动力学和大的过电位限制了电催化技术的发展。贵金属及其氧化物如RuO₂和IrO₂是具有较高OER活性的材料，但这些金属的稀缺性和成本严重阻碍了它们的广泛应用。因此，开发一种高效、稳定、廉价的非贵金属电催化剂来替代贵金属具有重要意义。

近日，天津大学王中利和那平等制备了一种以NiFe(MoO₄)_x棒为前驱体合成超细Mo改性NiFeO_xH_y纳米片阵列(Mo-NiFeO_xH_y)，并将其作为高效的OER催化。

具体而言，研究人员采用简单的水热法在泡沫镍(NF)表面原位生长Fe掺杂的NiMoO₄纳米棒(NiFe(MoO₄)_x)，通过控制Fe掺杂量，制备出不同Ni/Fe比例的NiFe(MoO₄)_x前驱体。然后用循环伏安法(CV)激活合成的NiFe(MoO₄)_x，在电化学活化过程中，钼酸盐离子MoO₄²⁻逐渐溶解，电解质中的氢氧化物离子(OH⁻)扩散到前驱体中，并在有限的空间内与Ni²⁺和Fe³⁺离子反应生成超细的NiFeO_xH_y纳米片(<10 nm)。

这种致密的超细纳米片阵列在氢氧化镍表面产生丰富的边缘平面，这将暴露出更多的活性位点。更重要的是，微孔结构和表面亲水羟基的毛细现象诱导了超亲水性，粗糙的表面也产生了超疏气性。

实验结果和理论计算表明，Mo和Fe的引入可以调节Ni的电子结构，促进Ni和O原子之间的键合，并且近费米能级的电子离域化有利于与OER中间体的键合，提高催化性能。因此，优化后的Mo-NiFeO_xH_y催化剂表现出较高的催化活性，在10 mA cm⁻²电流密度下具有182 mV的小过电位；在200 mA cm⁻²下的Tafel斜率为22 mV dec⁻¹。

此外，Mo-NiFeO_xH_y还具有优异的稳定性，在200 mA cm⁻²电流密度下连续运行200 h而没有发生明显的性能下降。总之，这项工作为镍铁基电催化剂的结构和组成的调制以提高电催化活性提供了一种新的策略。

Ultrafine NiFe-Based (Oxy)Hydroxide Nanosheet Arrays with Rich Edge Planes and Superhydrophilic-Superaerophobic Characteristics for Oxygen Evolution Reaction. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202301609

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Small：过电位仅为182 mV！超亲水-超憎氧的Mo-NiFeOxHy阵列用于高效催化OER

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