华南理工崔志明，方晓明，张嘉熙等ACS Catalysis ：高价金属溶出在FeNiOx析氧反应中的作用新理解

第一作者：柯俊

通讯作者：张嘉熙，方晓明，崔志明

单位：华南理工大学

电解水制氢是实现绿色和可持续能源发展的关键环节。然而，由于阳极析氧反应（OER）动力学缓慢，开发高效的OER催化剂对于提高电解水制氢效率至关重要。将Mo、W、V等高价金属掺入FeNi基氧化物的策略已被广泛应用于提升催化剂在碱性环境下的OER活性。现有研究普遍认为这些高价金属在OER条件下具有稳定性，并以此为基础理解相关的OER机理，然而，忽视了在碱性条件下，这些金属在经历电氧化过程后可能发生的溶出现象。这一溶出行为可能导致先前对OER机制的理解出现偏差。因此，本文揭示了FeNiMOx（M= Mo、V或W）中高价金属在OER过程中的溶出行为，并通过研究催化剂的结构演变，阐明了这一溶出现象对加速析氧反应动力学的作用，为这类催化剂的机制提供了新的见解。

近日，来自华南理工大学的崔志明教授，方晓明教授，张嘉熙博士等人，在国际知名期刊ACS Catalysis上发表题为“Role of High-Valence Metal Dissolution in Oxygen Evolution Kinetics of the Advanced FeNiOx Catalysts”的观点文章。该观点文章基于以前被忽视的高价金属在OER过程中的溶出行为，为高价金属掺杂FeNiOx催化剂的OER机理提供了新的理解。

人们通常认为，在许多先进的FeNi基催化剂中，高价金属在氧气析出反应期间能够保持稳定。但我们的系统性实验结果对这一普遍看法提出了质疑。实验明确显示，Mo、W和V这类高价金属在OER过程中会发生电溶解，并溶解到电解质里。更重要的是，我们观察到电溶解会导致晶格氧的去除，进而在催化剂表面重建时产生氧空位。这一发现不仅展示了高价金属在OER过程中的电溶解现象，还深入揭示了伴随的电催化剂结构变化。无疑，我们对高价金属溶解的这一新发现，以及对催化剂结构变化机制的深入理解，彻底改变了之前关于高价金属掺杂FeNi基催化剂作用机理的传统观念。

与以往对高价金属在FeNi基催化剂中作用的认识不同，我们考虑Mo电溶解引发的动态结构变化，为OER机理带来了新见解。Mo溶解产生的氧空位增强了OH*的吸附，并激活了OER中的LOM途径，显著加速了OER动力学，打破了常规机制的标度关系限制。

Role of High-Valence Metal Dissolution in Oxygen Evolution Kinetics of the Advanced FeNiOx Catalysts

崔志明，华南理工大学教授、博士生导师，入选国家“海外高层次引进人才”青年项目，广东省“珠江学者”特聘教授。崔志明教授于2010年在中科院长春应用化学研究所获得博士学位，随后在新加坡南洋理工大学、美国康奈尔大学、美国德州大学奥斯汀分校做博士后研究，2017年加入华南理工大学化学与化工学院。主要从事电化学能源转换和存储器件的研究，在电催化基础和应用方面开展了PEM燃料电池和电解水相关的阴阳极电催化剂、碳基和非碳基载体、膜电极等方面的工作，并取得了一些重要研究成果。迄今已在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、EES、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Nano Lett.、ACS Nano、ACS Catal.等专业期刊发表SCI论文150余篇，H-index 53，参编中英文专著3部，申请专利10余项，主持和参与科技部重点研发、国家自然基金项目，省级基金项目等近10项。

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