开发低成本和高效的催化剂以实现高效的析氧反应(OER)，对于光电化学(PEC)水分解来说是非常理想的。近日，中国科学院兰州化学物理研究所毕迎普教授、吕功煊教授和丑凌军教授合作证明了非金属氮原子（N）掺入NiFeOx催化剂可合理调整电子结构，有效地激活其催化活性，从而显着提高BiVO4光阳极的析氧活性和稳定性，并且在1.23 V（相对于可逆氢电极RHE，AM 1.5 G）下光电流密度已达到6.4 mA cm-2。具有优良的耐久性。相关工作以“Nitrogen-incorporation activates NiFeOx catalysts for efficiently boosting oxygen evolution activity andstability of BiVO4 photoanodes”为题发表在Nature Communications上。
系统研究表明，出色的PEC性能应归因于NiFeOx和BiVO4中的电子重建。NiFeOx催化剂中的O位点被低负电性N原子部分取代，N原子的弱吸电子能力增加了Fe和Ni位点的电子密度。富电子的Ni位点反过来向BiVO4的V位点提供电子以抑制V5+溶解并提高PEC稳定性，而Fe位点增强的空穴吸引能力显着促进了析氧活性。这项工作首先证明了OER催化剂中电子结构的合理调控以及对其在 PEC析氧反应中的内在作用的基本理解，为构建高效稳定的PEC水分解装置提供了一种有前景的策略。图4. N掺入对BiVO4/NiFeOx表面化学状态和电子结构的影响。https://doi.org/10.1038/s41467-021-27299-0
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