国际著名期刊Journal of the American Chemical Society（《美国化学会志》，影响因子：15.419），近期以封面文章发表151amjs澳金沙门蒯春光特聘副研究员与弗吉尼亚理工大学林锋教授课题组，天津大学杜希文教授课题组，美国阿贡国家实验室李璐熹研究员在NiFe氢氧化物电化学水氧化机理研究的最新合作成果。
论文题目为“Revealing the Dynamics and Roles of Iron Incorporation in Nickel Hydroxide Water Oxidation Catalysts” (《氢氧化镍水氧化催化剂中铁掺入的动力学和作用》)。151amjs澳金沙门电气与自动化学院特聘副研究员蒯春光为第一作者，151amjs澳金沙门为第一作者单位，林锋、杜希文、李璐熹为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目和151amjs澳金沙门人才科研启动经费的支持。
先进的能量存储与转换技术是实现国家双碳战略目标，降低碳排放的关键。氢气具有能量密度大，清洁无污染的特点，是能量存储的重要载体。电解水产氢被认为是最干净、最有前景的H2制备方式。然而，受制于电化学水氧化缓慢的动力学，电化学产氢的大规模应用受到很大程度地限制。出于成本考虑，碱性环境电解水是工业上目前最成熟的电化学制氢技术。NiFe氢氧化物电催化剂是目前碱性环境中最有效的电化学水氧化催化剂。但是， Ni和Fe在催化过程中的作用一直存在争议，制约了这类催化剂性能的进一步提升。作者前期的研究发现，这一类电催化剂的表面在电化学过程中会发生动态的结构转变。Fe在电催化过程中会发生溶解和再沉积。因此，了解电解液中的铁在电催化水氧化过程中如何掺入氢氧化镍中对于理解铁在水氧化过程中的作用至关重要。
针对这一问题，研究人员首先制备了2D大尺寸氢氧化镍纳米片，并以其为研究平台，探讨在析氧反应（OER）过程中Fe向氢氧化镍纳米片中的掺入动力学和分布。该实验中以具有明显的晶体各向异性大尺寸氢氧化镍纳米片为研究平台，应用同步辐射X射线荧光显微镜(XFM)和X射线吸收光谱(XAS)来探测电化学水氧化过程中Fe向氢氧化镍纳米片中的掺入动力学和分布，建立了铁的掺入与氢氧化镍晶体取向、反应电势以及电催化活性之间的关系。本研究对OER电催化剂的合理设计提供理论依据，并为理解其它电化学反应过程中电极材料的表界面化学提供了新的思路。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07975
撰稿：王熙婷、蒯春光 审稿：何怡刚 责编：郭宇铮
