采用电化学石英晶体微天平（EQCM）研究三类Co(OH)₂在电催化OER测试过程中的异构过程，即β-Co(OH)₂（命名为 Co-hyd-beta）、主Cl^–插层的α-Co(OH)₂（命名为Co-hyd-Cl），以及主CO₃^2-插层的α-Co(OH)₂（命名为Co-hyd-Cb）。结果表明，在异构过程中不仅发生了Co(OH)₂层间物种的脱出，还伴随着来自电解液物种（如金属阳离子）的嵌入，以及Co位点的氧化还原（图1a-c）。该异构过程可视为X耦合的电子转移反应（X-coupled electron transfer，X在此指代催化剂层间离子/水分子/电解液阳离子等物种）。进一步，结合拉曼光谱、同步辐射X射线吸收谱等谱学技术，发现异构后物相由原先的Co(OH)₂转变为含不同高价Co的β/γ-CoO_x(OH)_y，同时体相和表面Co的价态也存在差异（图1d-f）。结合扫描透射X射线显微镜下Co价态的多样化分布，可知上述异构过程具有非均匀性（图1g-i）。综合EQCM和Co价态变化等结果，可初步确定上述三种Co(OH)₂的异构活性趋势为：Co-hyd-Cl > Co-hyd-Cb > Co-hyd-beta。

图1.阳极异构过程分析及表征。

进一步，采用电化学动态伏安分析和电流-时间衰减分析，分别获取了异构过程的热力学和动力学参数，即表观平衡电势E₀和时间常数τ（图2a,b），并以-E₀和τ^-1作为异构活性的双重描述符：其数值越大，意味着异构的热力学和动力学活性均越高。该定量结果证实，三种Co(OH)₂的异构热力学活性和动力学活性均遵循：Co-hyd-Cl > Co-hyd-Cb > Co-hyd-beta，并与Co价态变化趋势一致（图2c）。

图 2.异构活性的热力学和动力学描述。

基于吸附物演变的电催化循环产氧微观机制，对上述三种Co(OH)₂电催化OER展开微动力学分析。经研究发现，异构后的催化物种对反应中间体吸附强弱的差异，是造成OER速率决定步骤（RDS）演变（即随着吸附由弱到强，RDS从*OH + OH^– → *O + H₂O变为 *O + OH^– → *OOH）和本征活性转变（即随着吸附由弱到强，本征活性先升高后降低）的关键因素（图3）。

图3.电催化OER的微动力学分析。

综合上述对异构过程的表征和对电极反应过程的微动力学分析等结果，作者认为，通过对Co(OH)₂进行离子插层调控，可有效调节其层间距，进而影响层间物种的脱嵌过程，从而影响催化剂的异构活性（图4a）。过强或过弱的异构活性，均不利于OER性能的提升；只有适当的异构活性，才有利于在异构后形成对反应中间体具备最优吸附的活性物种，从而展现更优异的OER性能（图4b）。

图4.异构活性-电催化活性的“火山”关系。

最后，以中等异构活性的Co-hyd-Cb作为阳极催化剂，用于碱性膜电解水测试（图5），展现出良好的活性（1.78 V@1 A cm^-2）和稳定性（100 h无明显衰减）。

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图5.碱性膜电解水性能测试。