Ni等过渡金属元素在高氧化状态下可以促进析氧反应(OER)活性，但在温和条件下很难制备分散的Ni³⁺物种，甚至Ni⁴⁺物种。

有鉴于此，北京大学深圳研究生院杨世和教授等人，以富氧空位的CeO_2−x为底物，通过简单的一步法合成了一种以FeOOH纳米片阵列修饰的高价Ni掺杂二氧化铈(CeO_2-x-FeNi)的新型杂化OER电催化剂。

本文要点

1）以碳布包覆富氧氧化铈(CeO_2−x)为基底，通过同时原位生成FeOOH纳米片阵列，合成了一种新型独立电极，该电极具有高效的混合OER催化剂，其中包括Ni掺杂的氧化铈和价态Ni。

2）一系列非原位和原位实验揭示了Fe³⁺水解反应产生的H+离子腐蚀Ce位点，其中发生Ni²⁺离子取代，这些离子被邻近的Ce离子和氧空位进一步氧化为Ni³⁺/Ni⁴⁺。同时，Fe³⁺以FeOOH纳米片的形式沉积在二氧化铈表面。

3）分散的高价Ni³⁺/Ni⁴⁺的高固有OER活性与CeO_2-x上装饰的FeOOH纳米片相结合，可实现有效的OER电催化，在10 mA cm^-2的电流密度下具有195 mV cm^-2的低过电势和0.99 s^-1的高周转频率（TOF），据作者所知，是迄今为止报道的最佳含Ce的OER催化剂，可与其他高性能OER催化剂相比。

总之，该工作为在OER或其他氧化反应的氧化物基质中工程化高价金属离子开辟了一条新的途径。

参考文献：

Jun Yu et al. Formation of FeOOH Nanosheets Induces Substitutional Doping of CeO2−x with High‐Valence Ni for Efficient Water Oxidation. Advanced Energy Materials, 2020.

DOI: 10.1002/aenm.202002731

https://doi.org/10.1002/aenm.202002731