析氧反应(OER)涉及4个电子和4个质子的转移过程，由于反应动力学缓慢，O-O键形成能高，OER是许多可再生能源策略的效率限制瓶颈。RuO₂、IrO₂等贵金属基催化剂能有效降低能量势垒，降低过电位。然而，贵金属的稀缺性和高成本限制了其大规模的商业化。开发低成本、非贵金属的高效OER催化剂是一项较大的挑战。铁具有丰度高、价态灵活、催化性能优异等优点，被认为是一种很有前途的OER催化剂。铁掺杂是合成二元和三元OER催化剂的一个有效策略。然而，到目前为止，报道的大多数高效的OER催化剂仍然是富镍或富钴的。催化剂活性中心的价态在各种催化反应中起着至关重要的作用。高价铁常常被发现是铁催化反应的关键中间体。高价中间体的形成和合适的电子环境的构建是铁基OER催化剂的关键。为了制备出更高效的富铁催化剂，需要对其构效关系进行深入的研究。

有鉴于此，瑞典皇家理工学院孙立成教授等人合作通过简单的溶剂热方法，他们制备了一系列粒径为1-5 nm的超小Fe_yCr_1-yO_x纳米催化剂，作为不需要Ni或Co的高效水氧化催化剂。

本文要点

1）Fe_0.65Cr_0.35O_x催化剂表现出优异的OER活性，这是因为在催化过程中促进了活性Fe（VI）物种的产生，而这得益于两个关键的结构特征：超小粒径和Cr元素的掺杂。

2）前者提供了丰富的边缘和角部位，这些暴露的部位成为催化水氧化的高反应活性位点。后者极大地加快了电荷转移动力学，并提供了有效的导管以及适合形成高价Fe（VI）物种的基质。

3）该工作表明，要制造一种高效的富铁OER催化剂，需要全面的结构考虑，以促进关键的中间产物生成，促进的反应位点暴露和增强的电荷迁移率。

总之，该工作揭示了高效的富铁OER催化剂所要求的结构条件，有助于推动对铁基催化剂的结构活性关系以及OER机理的更深入的了解。

参考文献：

Lizhou Fan et al. Promoting the Fe(VI) active species generation by structural and electronic modulation of efficient iron oxide based water oxidation catalyst without Ni or Co. Nano Energy, 2020.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104656

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104656