Angew. Chem. ：基于镍铁氧化物构建非晶纳米反应器应用于电催化水氧化

随着全球能源需求的日益扩大和环境问题的不断恶化，发展可再生能源变得越来越重要。由于较高的能量密度和零碳排放的优点，氢能在众多的可再生能源中脱颖而出，具有广泛应用前景。电催化水分解被认为是最清洁、高效的氢制备方法之一。然而，在电催化水分解过程中，析氧半反应（OER）涉及四电子转移过程，其动力学非常缓慢，严重限制了整体水分解的反应速度。因此，学者们采取了诸如杂原子掺杂、缺陷工程等一系列措施来提升OER催化剂的综合性能。

近日，深圳大学何传新教授团队首次将非晶与纳米反应器相结合，设计合成了一种具有微通道结构的非晶镍铁氧化物作为OER电催化剂，大幅提升了水分解速率，并通过有限元计算揭示了非晶纳米反应器促进水氧化反应的内在机制。

温和的自催化反应被用于镍铁氧化物基非晶纳米反应器 (NiFe-ANR)的制备。前驱体发生反应生成氢氧化镍铁纳米球后，在自催化的作用下，逐渐在纳米球外部生长了非晶的镍铁氧化物网格。与此同时，内部的氢氧化镍铁被不断消耗，形成中空结构。最终，经硝酸清洗后，则可获得中空多孔道的非晶纳米反应器结构。在电催化水氧化中，NiFe-ANR的非晶结构有助于将其转化为高活性的羟基氧化物，并且长程无序短程有序的非晶特性为其带来许多微小晶界，从而增加了活性位点。此外，实验和有限元分析证明，纳米反应器结构改变了催化剂的空间曲率和传质过程，实现在催化剂表面富集OH^–效应。

在该工作中，何传新教授团队首次将非晶和纳米反应器结合，实现了界面微环境的调控，使得催化剂具有优异的性能，为高效电催化剂的设计合成提供了一种新策略。

论文信息

Amorphous NiFe Oxide-based Nanoreactors for Efficient Electrocatalytic Water OxidationXiaojie Li, Huike Zhang, Qi Hu, Weiliang Zhou, Jiaxin Shao, Xingxing Jiang, Chao Feng, Hengpan Yang, Chuanxin He

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202300478