产氧端的反应在分解水反应中是关键的决速步骤，分解水制备氢气是一种有较大希望得以应用的可持续能源技术，虽然目前碱性环境中发现多种过渡金属氧化物/氢氧化物在产氧反应中展现出较高的活性，其中的产氧反应机理并未得到充分的理解。洛桑联邦理工学院胡喜乐等通过电化学和原位光谱学方法结合，特别通过operando原位X射线吸收、Raman光谱，对CoOOH的产氧机理进行研究。结果显示，催化剂中的resting state为CoO₂。作者通过同位素标记实验发现，产氧反应中的活性中间体为钴的超氧化物物种，该中间体的生成伴随着CoOOH氧化为CoO₂反应。通过光谱相关结果和电化学反应动力学研究结果结合，作者发现产氧反应中的决速步骤是超氧化物中间体中O₂释放过程。本工作为产氧反应的机理研究提供了经验和范例。

本文要点：

（1）

CoOOH催化剂中的resting state为一种Co(IV)物种CoO₂，同时作者发现这种CoO₂和Co(III)、Co(III/IV)是同时存在的，通过Raman光谱测试方法验证了关键中间体Co超氧物种，这种超氧物种是通过CoOOH转化为CoO₂的过程中生成。依照相关光谱学和动力学研究，作者提出了可能的反应机理，Co的超氧中间体是通过两个晶格氧协同形成的，反应中的决速步骤是释放O₂过程。

参考文献

Aliki moysiadou, Seunghwa Lee, Chia-Shuo Hsu, Hao Ming Chen, and Xile Hu*

Mechanism of Oxygen Evolution Catalyzed by Cobalt Oxyhydroxide: Cobalt Superoxide Species as a Key Intermediate and Dioxygen Release as a Rate-Determining Step, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI：10.1021/jacs.0c04867

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04867