水氧化是可再生能源转化和存储的关键反应。在碱性析氧反应（OER）催化剂中，基于NiFe的羟基氧化物表现出高的催化活性。然而，由于OER中间体的难以确定，其OER机制仍不清楚。近日，柏林工业大学Peter Strasser等揭示了碱性环境中Ni基OER电催化剂表面析氧过程的新机理。

本文要点：

1）作者通过一新颖的差分电化学质谱（DEMS）电池界面，利用Ni（OH）₂和NiFe层状双氢氧化物（LDH）纳米催化剂，在¹⁸O标记的碱性电解质中进行水同位素标记实验。

2）两种催化剂在不同程度上都发生了Mars-van-Krevelen晶格析氧反应机理，这涉及到来自催化剂和电解质的氧原子的耦合。特征¹⁶O-¹⁸O同位素DEMS数据表明，催化O-O键形成的机理涉及催化剂表面的晶格氧原子的程度非常小。尽管对两种催化剂均有效，但该观察结果在Ni（OH）₂中比在NiFe LDH中更为明显。

3）定量电荷分析表明参与反应的晶格氧原子仅属于催化剂表面，与DFT计算结果一致。

该工作证实的Mars-Van-Krevelen LOER机制对OER电催化剂的未来设计具有重要意义，同时也表明氧化物表面原子结构对调节催化活性非常重要。

Jorge Ferreira de Araújo, et al. Evidence of Mars‐Van‐Krevelen Mechanism in the Electrochemical Oxygen Evolution on Ni Based Catalysts. Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI: 10.1002/anie.202101698

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202101698