胡喜乐教授ANGEW：析氧反应双功能机制的光谱和电化学动力学证据- 大数跨境

对于金属氧化物和羟基氧化物催化的OER反应，最常见的假设机理包括四个连续的质子耦合电子转移，其中氧氧键形成步骤是水或氢氧化物对金属氧物种的亲核攻击。密度泛函计算揭示了羟基、氧原子和羟基吸附能之间的标度关系。

特别是，对于几乎所有的金属氧化物，羟基和羟基的吸附能之差总是3.2eV。这种标度关系对OER催化剂的性能提出了上限，其理论超电势约为0.4eV。

文章简介

近日，洛桑联邦理工学院胡喜乐教授等在国际顶级期刊ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION (影响因子：12.959)上发表题为“Spectroscopic and electrokinetic evidence for a bifunctional mechanism of the oxygen evolution reaction”的研究工作。

在这项工作们描述了两种高活性OER催化剂的拉曼光谱和电动力学研究。数据支持两种催化剂的两种不同机制:FeOOH-NiOOH通过双功能机制运行，其中决定O-O键形成速率的步骤是羟基对Fe=O的攻击，同时氢原子转移到NiIII-O位点，而NiFe LDH通过四个连续PCET步骤的常规机制运行。双功能机理的实验验证增强了对OER催化剂的理解。

本文要点

要点一：这项工作用操作拉曼光谱和电动力学分析研究了两种活性OER催化剂，FeOOH-NiOOH和Ni-Fe LDH。尽管两种催化剂的化学组成相似，但它们表现出不同的电化学和光谱特征，这表明大多数铁离子存在于FeOOH-NiOOH的表面γ-FeOOH簇中，但它们掺杂在Ni(OH)2/NiOOH的晶格中。

要点二：FeOOH，NiOOH通过双功能机制运行，其中决定氧-氧键形成速率的步骤是对Fe=O的协同羟基攻击，同时氢原子转移到NiIII-O位点。相反，NiFe LDH通过四个连续的PCET步骤的常规机制操作，并且速率决定O-O键形成步骤是羟基对Fe=O单元的攻击。

要点三：FeOOH-NiOOH的优异活性证明了双功能催化剂克服传统催化剂的性能限制的潜力。双功能机制提供了单独微调OER催化剂的两个组分以优化活性的机会，增加了新的设计原则。

文章链接

Spectroscopic and electrokinetic evidence for a bifunctional mechanism of the oxygen evolution reaction

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202011388

通讯作者介绍

胡喜乐（Xile Hu）教授

他于2000年6月在北京大学化学专业获得了理学学士学位。此后不久，他移居美国，并在加利福尼亚大学圣地亚哥分校的卡尔斯滕·迈耶（Karsten Meyer）教授的指导下开始博士研究。他的论文研究侧重于三脚架N-杂环卡宾配体的配位化学，他于2004年12月获得无机化学博士学位。获得博士学位后，并于2005年2月成为加州理工学院的Jonas C. Peters教授小组的博士后。在加州理工学院，他致力于分子氢释放催化剂的开发。

https://www.epfl.ch/labs/lsci/hu/

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备注【姓名-机构-研究方向】

致谢

感谢本文作者对该报道的大力支持。