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蘭州化物所Nat. Commun.：首次報道！N摻雜激活NiFeOx催化劑提高BiVO4光陽極的OER活性和穩定性

開發低成本、高效率的催化劑以實現高效的析氧反應（OER）是光電化學（PEC）水裂解的迫切需要。

基于此，中科院蘭州化學物理研究所畢迎普研究員、呂功煊研究員和丑凌軍研究員（共同通訊作者）等人報道了N-摻入可以有效地激活NiFeO_x催化劑，顯著提高BiVO₄光陽極的析氧反應（OER）活性和穩定性。

通過實驗測試發現，在AM 1.5 G（100 mW cm^-2）照射下，在1.23 V vs RHE下，其光電流密度高達6.4 mA cm^-2，并且具有優異的耐久性。系統研究表明，低電負性N原子對NiFeO_x催化劑中O位點的部分取代，導致Fe位電和Ni位電的電子密度都增加。

具體而言，優異的PEC性能應歸功于NiFeO_x和BiVO₄中的電子重構，這是由低電負性N原子部分取代O位點引起。特別是，N原子的弱電子吸引能力導致Fe和Ni位點上的電子富集。

隨后從Ni原子向BiVO₄晶格V位點的電子注入有利于提高OER穩定性，而Fe位能有效吸引空穴以促進PEC活性。該工作首次證明了OER催化劑中電子結構的合理調節以及對它們在PEC析氧反應中內在作用的基本理解。

Nitrogen-incorporation activates NiFeO_x catalysts for efficiently boosting oxygen evolution activity and stability of BiVO₄ photoanodes. Nat. Commun., 2021, DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01869.

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01869.

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