析氧反應(OER)是水分解制氫的限制性反應,是電催化領域的一個重要研究方向。根據先前的報道,OER活性與催化劑d帶結構和電子填充密切相關。d軌道之間的電荷相互作用與中心原子配合物結構的變化密不可分,因此活性位配位的電子結構調控是提高電催化析氧反應(OER)活性的有效策略。基于此,南京航空航天大學彭生杰課題組通過對晶體和電子結構分析,深入了解了OER活性位點的晶格應變和配合物結構不對稱性之間的關系。具體而言,研究人員采用自取代的方法將Ni2+離子引入到泡沫鎳(NF)表面的FeWO4晶格中,鎢酸鹽中的Fe-O-Ni單元誘導了晶格應變和非對稱FeO6中心的形成,從而控制了Fe 3d軌道的電子填充和d帶中心,這優化了羥基的吸附能;同時,Fe中心的電子結構與FeO6正八面體對稱性密切相關。這些因素優化了所制備Fe0.53Ni0.47WO4催化劑中不對稱Fe位與羥基之間的結合,促進了Fe0.53Ni0.47WO4外表面羥基的形成。并且,Fe0.53Ni0.47WO4表面Ni-FeOOH層中的Fe位繼承了非對稱結構,進而表現出較低的OER過電位。因此,Fe0.53Ni0.47WO4催化劑具有優異的電化學性能,其在500和1000 mA cm?2電流密度下的OER過電位分別為223和240 mV,Tafel斜率僅為35 mV dec?1;該催化劑還具有優異的穩定性,在1000 mA cm?2電流密度下連續運行500小時后,活性仍保留初始值的98.57%,并且反應后其阻抗沒有發生增加,以及反應后材料的形貌沒有發生明顯變化。綜上,該項工作為電催化劑的結構-活性關系分析提供了新的視角,為高活性催化體系的設計提供了新策略。Manipulating Electron Redistribution Induced by Asymmetric Coordination for Electrocatalytic Water Oxidation at A High Current Density. Science Bulletin, 2023. DOI: 10.1016/j.scib.2023.06.001