陕西科技大学杨阳Small: Ni-Fe–Mo 纳米合金提升析氧反应活性与稳定性

第一作者： 贾妍，马晓，杨义斌

通讯作者：刘璐，刘昭铁，杨阳

单位： 陕西科技大学，西北工业大学，重庆工业职业技术大学，陕西师范大学，新加坡科技局

析氧反应（Oxygen Evolution Reaction, OER）是电解水制氢和金属空气电池等清洁能源转化体系中的关键反应。然而，传统的 NiFe 催化剂在高电流密度下稳定性不足，且在高价态转化过程中结构易坍塌，严重制约了工业化进程。如何在温和条件下实现高效且长期稳定的 OER 催化，一直是该领域的研究重点与难点。

近日，陕西科技大学杨阳老师在国际知名期刊Small上发表题为“Synthesis, Alloying Process，and Enhanced Oxygen Evolution Activity of Highly Stable Ni-Fe-Mo Nanoparticles with a Face-Centered Cubic Phase”的研究论文。该研究报道了一种通过原位热还原调控层状前驱体获得的高稳定性 fcc-NiFeMo 合金纳米催化剂。研究团队以 NiFeMo 层状双氢氧化物（LDH）为前驱体，通过600 ℃下的氢气还原过程实现了从 LDH → Ni1-xMoxFe₂O₄→ fcc-NiFeMo 合金的相转变。该方法在非平衡条件下稳定了高含 Mo 的面心立方结构，为过渡金属多元合金的构筑提供了新的途径。

研究团队通过原位加热透射电镜（in situ TEM）观察到，NiFeMo-LDH 前驱体在升温过程中依次经历了 LDH 相 → Ni1-xMoxFe₂O₄自旋相 → fcc-NiFeMo 合金相的转变过程。该热诱导合金化路径不仅实现了原子级混合的三元固溶结构，也使得高 Mo 含量体系在非平衡条件下保持了面心立方相稳定性。XRD、EXAFS 和 HAADF-STEM 等表征均证实了 Ni、Fe、Mo 原子均匀分布、无明显相分离，为后续的电化学稳定性提供了结构基础。

Mo 的引入带来了显著的晶格压缩效应，缩短了 Ni-Ni、Ni-Fe 等金属间键长，并通过电子富集效应优化了过渡金属 d 轨道的填充状态。XAS、XPS分析表明，Mo 原子作为电子给予体可提升 Ni 的电子密度，从而增强金属键的共价特征，调节化学环境并优化 NiFeMo 纳米合金中 Ni 和 Fe 原子的局部电子结构。该电子结构调控有效降低了 *OH 中间体形成的电位障碍，使反应的能垒更接近理想状态。

Synthesis, Alloying Process, and Enhanced Oxygen Evolution Activity of Highly Stable Ni–Fe–Mo Nanoparticles with a Face-Centered Cubic Phase

刘昭铁，陕西师范大学化学化工学院教授。1995年在中国科学院山西煤化所获得有机化工博士学位。1997~2003年先后在美国麻省大学、加拿大麦吉尔大学以访问教授身份开展工作，2004年回国工作至今。目前主要研究领域包括低碳烷烃催化转化、环境友好反应工程与材料合成以及CO2资源化利用等。

杨阳，陕西科技大学化学与化工学院副教授。2018年在重庆大学获得化学工程与技术。2015-2017年在美国威斯康星大学麦迪逊分校联合培养，2018年入职陕西科技大学化学与化工学院。主要研究方向包括电解水，金属-空气电池和有机电合成等。