刘生忠/闫俊青Small：单原子掺杂和高价态协同增强NiO电催化水氧化

基于NiO的电催化析氧反应（OER）被认为是生产清洁氢气燃料的一种有前途的方法。然而，OER性能仍然很低，特别是在电流密度为10 mA cm^-2时，过电位大于200 mV。

近日，中科院大连化学物理研究所刘生忠研究员和陕西师范大学闫俊青副教授（共同通讯作者）等人报道了他们利用单原子（SA）Ir⁴⁺掺杂和表面金属Ir纳米颗粒加载到NiO上制备了Ir@IrNiO样品。

由于负载Ir与表面暴露的Ni²⁺成键，附近的Ni原子以+3价态存在，即表面负载Ir粒子表现为Ni³⁺位的稳定剂。Ir@IrNiO纳米结构在电流密度为10 mA cm^-2下可有效地将过电位降低至195 mV。

此外，在1.5 V对可逆氢电极条件下，Ir归一化电流密度为0.0457 A mg_Ir^-1，是最佳商品化IrO₂（6.33×10^-4 A mg_Ir^-1）的72.1倍。

Operand拉曼光谱和X射线吸收精细结构（XAFS）测量表明，有更多的Ni³⁺表面活性物质，它们在低电压下吸附和活化水分子形成Ni³⁺-*OH，接着在相对较高的偏置电压下形成Ni⁴⁺-•O的中间体，然后在增加的电压下将•O转移到SA Ir⁴⁺位点以生成带有-OH的Ir⁴⁺-O-O。该工作可以帮助设计更多基于SA的高活性OER材料。

Single-Atom Doping and High-Valence State for Synergistic Enhancement of NiO Electrocatalytic Water Oxidation. Small, 2021, DOI: 10.1002/smll.202102448.

https://doi.org/10.1002/smll.202102448.

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