层状双氢氧化物（LDHs）已被公认为是析氧反应（OER）高效电催化剂，但由于碱性介质中水的解离动力学缓慢而缺乏析氢反应（HER）活性。近日， 苏州大学Yang Peng，Jun Zhong，阿德莱德大学Yan Jiao等通过金属有机框架（MOFs）介导的拓扑定向转化策略在镍泡沫上制备了多孔三元CoFeNi LDHs，并暴露出具有原子边缘台阶和晶格缺陷的多边形中孔，用于同时增强HER和OER动力学。

本文要点：

1）实验表明，优化后的催化剂仅需1.49 V的外部电压即可达到10 mA cm^-2的分解水电流密度，并具有出色的电解稳定性，远远超过了基准催化剂Pt/C || RuO₂对。

2）作者通过高级光谱学并结合密度泛函理论（DFT）进行机理研究发现，未配位金属的协同效应降低了水解离的能垒同时，铁掺杂进一步调节了Co和Ni的d带态密度（DOS），这有利于中间体结合，从而提高了固有的HER活性 。

3）Operando 拉曼研究表明，在HER过程中LDHs的结构变化可忽略不计，而对于OER，在存在晶格缺陷和金属中心未配位的情况下，活性位点可以迅速转变为羟基氧化物。

该工作为通过LDHs的结构和电子调控同时提高HER和OER的性能，从而实现高效全解水提供了新的思路。

Hao Sun, et al. Topotactically Transformed Polygonal Mesopores on Ternary Layered Double Hydroxides Exposing Under‐Coordinated Metal Centers for Accelerated Water Dissociation. Adv. Mater., 2020

DOI: 10.1002/adma.202006784

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202006784