工程化的高性能电催化剂对于能量转换和储存至关重要。元素掺杂作为一种有效的策略，长期以来一直被用来提高电催化剂的催化活性，然而目前尚未阐明掺杂剂的价态如何影响催化机理和性能。

近日，天津大学杜希文教授，董存库副教授，海南大学陈拥军教授报道了分别用三价和四价铱离子掺杂NiFe-LDH，研究了它们对HER和OER性能的影响。

文章要点

1）研究发现，Ir³⁺掺杂的NiFe-LDH（NiFeIr³⁺-LDH）在1 M KOH溶液中具有出超低的HER过电位（19 mV@10 mA cm⁻²），优于Ir⁴⁺掺杂的NiFe-LDH（NiFeIr⁴⁺-LDH），甚至商用Pt/C（40 mV@10 mA cm⁻²）。作为双功能催化剂，NiFeIr³⁺-LDH在低于商用Ir/C和Pt/C对（1.602 V）的1.475 V的电池电压下实现了10 mA cm⁻²的电流密度。

2）密度泛函理论（DFT）计算结果表明，Ir³⁺离子能比Ir⁴⁺离子更强地吸附H₂O分子，促进水的解离，最终促进电化学水分解。

3）研究人员在NiFe-LDH中发现了类似的Ru和Pt掺杂现象，这意味着价态应该被认为是提高催化性能的一个关键和共同的因素。

参考文献

Min Wang, et al, Valence-State Effect of Iridium Dopant in NiFe(OH)₂ Catalyst for Hydrogen Evolution Reaction, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202100203

https://doi.org/10.1002/smll.202100203