设计用于清洁氢气生产的高效水分解电催化剂对于现代社会的可持续发展至关重要。通过掺入掺杂剂、空位、应变、异质结构等的电子结构工程是高效催化剂设计的核心，因为它可以有效地调节反应中间体的结合能。然而，以往的研究大多只利用一种技术来调节电子结构，因此催化性能并不令人满意。例如，CoSe₂对OER反应具有中等的催化活性，而Fe的掺杂已被证明是提高性能的有效途径。然而，是否可以通过合并其他缺陷(如阴离子和阳离子空位)来协同地进一步增强活性，目前尚未见报道。两种或两种以上缺陷结构的适当结合是实现近最优电子态和理想中间体结合能的关键，这是构建高效水分解电催化剂的关键。

有鉴于此，澳大利亚格里菲斯大学赵惠军教授等人，通过结合铁掺杂剂和Co/Se空位来充分挖掘原子厚度的CoSe₂纳米带对OER的催化潜力。

本文要点

1）将不同的缺陷结构掺入原子薄CoSe₂纳米带中以进行OER催化。Fe掺杂和Co空位的组合可协同优化电子态和Co₂位点上的中间体结合能，这是催化活性显着增强的原因。

2）通过实验和理论计算，发现最好的催化剂是CoSe₂-D_Fe-V_Co，活性最高的中心是与V_Co最近的表面Fe位点相邻的Co₂位点。

3）Fe掺杂和Co空位协同优化了Co₂的电子状态，因此OH*的结合能大大降低，达到了很高的催化活性。相比之下，Se衍生的O空位对Co*处O*的结合能有明显影响，这导致相对较高的超电势和较低的催化活性。

总之，该工作证明了具有两个或多个缺陷结构的适当组合的电子结构调节策略可以有效地提供催化性能，这为合理设计用于各种电化学反应的高效催化剂提供了一种新的思路。

参考文献：

Dou, Y., He, C., Zhang, L. et al. Approaching the activity limit of CoSe2 for oxygen evolution via Fe doping and Co vacancy. Nat. Commun. 11, 1664 (2020).

DOI: 10.1038/s41467-020-15498-0

https://doi.org/10.1038/s41467-020-15498-0