太阳是地球主要的能量来源，利用太阳能电解水产氢是一种重要的能源储存方案，而缓慢的析氧反应(OER)是限制产氢效率的最主要因素，目前最有效的OER催化剂为稀有金属氧化物IrO₂ RuO₂，但其成本较高、储量有限，因此寻找高效、稳定的非贵金属催化剂是利用太阳能电解水产氢实际规模化应用必须解决的问题。近日，贝鲁特美国大学的Lara I. Halaoui等通过电化学测量验证了一个假设，即使在以表面为主的超薄薄膜中，相比于块体结构(bulk-Fe)中的Fe，NiFe-oxo/氢氧化物表面的低配位Fe可以提高析氧反应(OER)的催化活性，他们还研究了在Ni-oxo/氢氧化物中掺入的Fe方法对电化学行为和OER活性的影响，并考察了在不含Fe的溶液中，Fe-oxo/氢氧化物的OER催化稳定性。超薄和较厚的NiO_xH_y和Ni_0.6Fe_0.4O_xH_y薄膜经活化后在1 M KOH中和40 mV/dec范围内呈现出高OER电流和低Tafel斜率。然而，在铁纯化的KOH中，超薄且较厚的共沉积Ni_0.6Fe_0.4O_xH_y薄膜的OER电流较低，而在阳极偏压作用下，OER电流进一步降低，Tafel斜率约为100 mV/dec或更高，表现出与无Fe的KOH溶液中NiO_xH_y类似的行为。因此，对于超薄和较厚的NiFe-oxo/氢氧化物薄膜，沉积后的Fe或表面的Fe被认为是高OER催化的原因。沉积后活化的Ni(Fe)-oxo/氢氧化物对OER催化作用较好的稳定性需要溶液中存在Fe。在含铁电解质中被活化用于OER沉积后的NiO_xH_y膜在无铁KOH中没有维持它们的高OER催化活性，而是通过电位循环失活。另外，他们还提出了一种使表面Fe向高配位块体Fe转移的交换策略，从而使活化的NiFe-oxo/氢氧化物在无铁电解质中失去OER活性。该工作对于提高NiFe-Oxo/氢氧化物薄膜的催化活性以及稳定性具有重要的借鉴意义。

Rida Farhat, Jihan Dhainy, Lara I. Halaoui. OER Catalysis at Activated and Codeposited NiFe-Oxo/Hydroxide Thin Films Is Due to Postdeposition Surface-Fe and Is Not Sustainable without Fe in Solution. ACS Catalysis, 2019.

DOI: 10.1021/acscatal.9b02580

https://doi.org/10.1021/acscatal.9b02580