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Small: “真金”不怕烈火煉，淬火性能方顯現！多孔NiCo2O4納米線用于堿性淡水和海水OER

電化學水分解是一種可以提供以氫燃料形式存儲可再生能源的有效方法。然而，析氧反應(OER)是在很大程度上限制了水分解的效率，其涉及多個電子-質子耦合轉移步驟，通常會導致動力學緩慢和高過電位，從而限制電化學水分解的應用。據文獻報道，表面/近表面工程是提高OER電催化劑內在活性的有效策略。

基于此，新加坡國立大學John Wang、潘爭輝和浙江農林大學陳浩、龐亞俊等通過一種簡便的淬火方法，同時實現在NiCo₂O₄表面金屬摻雜和空位生成(具有氧空位和表面Fe摻雜的淬火態(tài)多孔NiCo₂O₄納米線)，從而大大提高其在堿性淡水和海水電解質中的OER活性。

由于淬火過程中反應在很短的時間內發(fā)生，因此金屬摻雜只會集中在催化劑表面。在淬火的過程中，表面金屬摻雜和表面空位產生能夠調控NiCo₂O₄催化劑局部表面/近表面的電子結構和配位環(huán)境。在1.0 M KOH中，優(yōu)化后的0.5Fe-NiCo₂O₄納米線在10 mA cm^-2的電流密度下的OER過電位低至258 mV。

另外，0.5Fe-NiCo₂O₄納米線在堿性海水中也表現出非凡的活性，在10 mA cm^-2的電流密度下的OER過電位低至293 mV。

密度泛函理論(DFT)計算表明，由于Fe原子的摻雜，表面Fe摻雜可以極大地優(yōu)化RDS的自由能并提高NiCo₂O₄ @CC的OER性能；同時，Fe摻雜能夠有效調節(jié)電子態(tài)和調節(jié)電子結構，從而促進OER動力學。

這項工作為過渡金屬氧化物電催化劑的表面工程提供了新見解，所用的淬火策略也為設計具有高活性和穩(wěn)定性的OER海水電催化劑提供了指導。

Quench-Induced Surface Engineering Boosts Alkaline Freshwater and Seawater Oxygen Evolution Reaction of Porous NiCo₂O₄ Nanowires. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202106187

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