析氧反应(OER)在许多新兴的能量转换技术中发挥了关键作用，包括但不限于水电解、金属-空气电池、和CO2电解。使用碱性电解质可以使用非贵金属催化剂，如3d过渡金属氧化物，(氧)-氢氧化物，层状双氢氧化物，金属有机框架(MOFs)，和单原子体系。特别是，将Fe掺杂到氢氧化镍(Ni(OH)2/NiOOH)材料中，产生了长期耐用的高性能催化剂。研究人员希望通过增加活性位点数量或增加每个位点固有活性的方法来提高OER催化剂的活性。虽然增加活性位点数量提高活性的方式已在文献中被广泛使用，但后者一直难以确定。
有鉴于此，斯坦福大学Thomas F. Jaramillo、SLAC国家加速器实验室Michal Bajdich、曼彻斯特城市大学Laurie A. King等人，将Ni和Fe催化剂限域在(Zr(HPO4)2·6H2O中，打破了传统的基于表面的OER催化剂，以期克服数十年来阻碍常规催化剂体系的瓶颈。
本文要点
1）(Zr(HPO4)2·6H2O是一种更广泛使用的(Zr(HPO4)2·H2O（α-磷酸锆）的高度水合的衍生物的θ相内。发现Ni和Fe在θ-磷酸锆内的插层调节了层间距的均匀性，并产生了三种不同的插层相。相对于吸附的对应物，完全插层体系被证明有一个改进的内在活性。
2）此外，揭示了对于富Fe插层（I-Ni0.1Fe0.9）催化剂的最佳活性。通过x射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和计时电位法(CP)的结合研究，验证了限制在中间层内的催化物种是稳定的。
3）用十八烷基异氰酸酯(ODI)取代I-Ni0.1Fe0.9催化剂上的表面结合(吸附)的Ni/Fe物种，表明OER活性主要来自于嵌入在结构内部的Ni/Fe，而不是位于结构的外表面。通过计算，探索了几种嵌入结构的稳定性和活性，并确定了磷酸基团作为主要的锚定位点。由磷酸锆提供的受限环境提高了活性并改变了活性位点的性质，从而使不利的催化剂组合物稳定。
总之，该工作突出了磷酸锆催化增强的可能性，并将其活性从插层物种和表面/边缘物种中分离出来，从而为开发和了解独特纳米化学环境下的催化剂开辟了新途径。
参考文献：
Joel Sanchez et al. Isolating the Electrocatalytic Activity of a Confined NiFe Motif within Zirconium Phosphate. Advanced Energy Materials 2021.
DOI: 10.1002/aenm.202003545
https://doi.org/10.1002/aenm.202003545
