新興的晶格氧氧化機理(LOM)為打破標度關(guān)系，通過直接的O_latice-*O相互作用促進析氧反應(yīng)(OER)提供了可能。然而，由于M-O鍵/LOM鍵的相關(guān)性在目前的研究中仍然存在爭議，因此建立一個清晰的物理化學范式對于LOM型OER催化劑的合理設(shè)計是非常必要的。根據(jù)庫侖定律(f ∝ Qq/r²)，原子的電荷/價(Q，q)增大或鍵長(r)減小，鍵強(f)增大，對應(yīng)于高鍵極化率的弱M-O鍵強度將減輕晶格氧限制以利于LOM途徑。因此，理論上LOM設(shè)計的基本原理是通過拉伸鍵長和低價鍵來增大M-O鍵的極化率。

基于此，西安交通大學戴正飛和西北工業(yè)大學瞿永泉等構(gòu)建了一種Ni金屬有機框架/黑磷烯(NiMOF/BP)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并將其作為催化平臺用于LOM衍生的OER機理和性能研究。

實驗結(jié)果和理論計算表明，改性后的NiMOF/BP異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有較弱的Ni-O鍵強，對應(yīng)較高的鍵極化率，有利于緩解晶格氧的限域作用，促進OER的LOM路徑。同時，伸縮Ni-O鍵調(diào)控了材料的電子結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了氧中間體的吸附行為，進一步提高了OER催化活性。

因此，在1.0 M KOH溶液中，NiMOF/BP異質(zhì)結(jié)構(gòu)在10 mA cm^?2電流密度下的OER過電位僅為260 mV，Tafel斜率為76.7 mV dec^?1；同時，NiMOF/BP催化劑具有優(yōu)異的長期穩(wěn)定性，其在恒定電壓下連續(xù)運行約60個小時而沒有發(fā)生明顯的電流密度下降，并且穩(wěn)定性測試過程中Ni的溶出率僅為1.4%。

此外，穩(wěn)定性測試后NiMOF/BP表明出現(xiàn)NiOOH物種，表明OER中的Ni物種正常氧化且NiOOH表面層的形成將有助于提高NiMOF/BP異質(zhì)結(jié)構(gòu)的OER活性。總的來說，該項研究證明了以金屬-氧鍵極化率作為設(shè)計LOM型水氧化電催化劑標準的可行性，這為合理設(shè)計高效的OER催化劑提供了理論依據(jù)。

Enlarging the Ni–O Bond Polarizability in a Phosphorene-Hosted Metal–Organic Framework for Boosted Water Oxidation Electrocatalysis. ACS Nano, 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c05224