目前相关研究中发现，Fe(III)-OOH具有形成O-O化学键的催化活性位点，因此含Fe的CoO_xH_y、NiO_xH_y电催化剂显著提高OER反应活性，与α-Fe₂O₃相比，人们对FeOOH的催化反应活性相关理解较为缺乏。

有鉴于此，本·古里安大学Ira A. Weinstock等报道合成2.6 nm γ-FeOOH纳米晶体负电荷与多金属氧簇聚阳离子形成的1，能够无需加入光敏剂进行可见光驱动水氧化，同时这种结构表现了非常独特的稳定性和可溶性，显著促进OER反应活性。

本文要点：

（1）

1号分子结构的γ-FeOOH活性中心含有250个Fe原子，同时与六个氧簇配体 [α-PW₁₁O₃₉Fe^III]^4–-μ-O^–进行配位，这种氧簇配体的电荷为5^-，通过冷冻TEM透射电子显微镜方法表征发现聚阴离子配体能够在水溶液中自由扩散的现象。1号分子的能带为2.3 eV，价带和导带能量分别为2.34 V和0.04 V，1号分子在pH 8与{H₃I^VIIO₆}^2–进行可见光催化水氧化，反应速率与α-Fe₂O₃的反应速率类似。

（2）

反应动力学研究结果显示，该反应对1和{H₃I^VIIO₆}^2–的浓度都为0.5级，这个结果说明该反应的机理为链式反应。作者发现在{H₃I^VIIO₆}^2–捕获光生电子的反应决速步中，反应的动力学同位素效应KIE（k_H/k_D）达到1.32。其他典型的金属氧化物电催化剂以及其他大量分子催化剂中生成O-O化学键作为决速步骤不同，该体系中的反应决速步骤为捕获激发态电子随后进行链式反应。

这种现象为发展和设计能够自由扩散的光催化活性纳米催化剂用于水氧化催化提供经验和支持。

参考文献

Yan Duan, Biswarup Chakraborty, Chandan Kumar Tiwari, Mark Baranov, Tal Tubul, Nitai Leffler, Alevtina Neyman, and Ira A. Weinstock*, Solution-State Catalysis of Visible Light-Driven Water Oxidation by Macroanion-Like Inorganic Complexes of γ-FeOOH Nanocrystals, ACS Catal. 2021, 11, 11385–11395

DOI: 10.1021/acscatal.1c02824

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c02824