单原子催化剂和双原子催化剂是一种非常具有潜力的析氧反应和氧还原反应的电催化剂。原子催化剂与羟基之间的界面化学对电化学反应过程有重要的影响。近日，湘潭大学的裴勇教授课题组对碱性环境下的富缺陷石墨烯（DG）负载的羟基基团修饰单原子催化剂（Ni、Fe、Co）和双原子催化剂（MM和M¹M²，其中M、M¹和M²分别为Ni、Co、Fe）催化OER和ORR的电催化过程进行了系统的研究。通过对比裸催化剂和羟基修饰催化剂上的OER和ORR反应过程发现，羟基化的单金属和双金属原子催化剂（HO-M/DG，其中M为Co、Fe；(HO)₂-MM/DG，其中M为Ni、Co、Fe；(HO)₂-M¹M²/DG其中M¹和M²是Ni、Co和Fe）具有更高的OER和ORR催化活性，然而由于反应中间体（OH*, O* and OOH*）不能被催化剂稳固的吸附，羟基修饰的单原子镍催化剂难以作为OER和ORR催化剂。羟基改性后，金属单原子催化剂(M = Co和Fe) OER催化活性明显提高，而羟基改性的金属双原子催化剂的ORR催化活性显著提高。该工作为设计制备具有高催化活性的OER和ORR催化剂提供了一种新的思路。

Xiaomei Zhao, Xia Liu, Baoyu Huang, Pu Wang, Yong Pei. Hydroxyl group modification improves the electrocatalytic ORR and OER activity of graphene supported single and bi-metal atomic catalysts (Ni, Co, and Fe). Journal of Materials Chemistry A, 2019.

DOI: 10.1039/C9TA08661G

http://doi.org/10.1039/C9TA08661G