非贵金属析氧电催化剂催化动力学差，活性不佳，阻碍了其在工业水电解中的应用。镍铁层状双氢氧化物(NiFe-LDH)具有最佳的析氧反应(OER)性能。但根据吸附质演化机理，过电位的最小值受到尺度关系的限制。如何打破标度关系，进一步提高NiFe-LDH对OER反应的动力学和活性，是科学家面临的重大挑战。
中国石油大学（华东）新能源与环境科学团队受自然界光系统II中析氧簇的启发，通过氧化还原法在镍泡沫上原位构建了羧酸盐修饰的锂掺杂镍铁层状双氢氧化物(NFCL(70)-LDH@NF)。引入醋酸锂可以同时调节电子结构，改善质子转移动力学，一举两得。目标产品在室温下1 M KOH的OER性能显著提高(η10=159 mV)，Tafel斜率显著降低(47.9 mV dec-1)。在模拟工业催化条件下(6 M KOH，60℃)，稳定性大幅提高。实验证明羧基在催化剂表面的演化机制，电化学过程中催化剂表面功能性基团（-COOH）通过质子耦合电子转移过程促进OER中间体质子转移过程。理论计算发现，Li+的存在调节了局域电子结构，稳定了OOH*中间体。羧酸配体的引入不仅增强*OOH的吸附，而且通过激活O-H键参促进质子转移过程。该工作有利于推动层状氢氧化物催化剂在工业环境中的应用，并提出了一种新的设计概念，通过质子耦合电极转移促进水氧化动力学，有助于低成本工业生产。Two Birds with One Stone: Contemporaneously Boosting OER Activity and Kinetics for Layered Double Hydroxide Inspired by Photosystem Ⅱ. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202202072
https://doi.org/10.1002/adfm.202202072
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