产氧反应（OER）在多种多样的能源储存领域中是非常基本的阴极反应，通常OER反应通过4个连续的质子耦合电子转移过程进行，由于受到多种含氧中间体物种的标度影响，导致活性受到影响。不受这种标度影响的催化剂是人们希望的，一种双功能OER反应机理，其中需要能量较多的步骤，在金属氧簇上的氢氧化物进攻能够通过氢原子转移到另一个位点上，该反应机制有望跨越标度关系的限制。但是，目前双功能产氧反应机制仅仅在理论上是可行的，有鉴于此，洛桑联邦理工学院（EFPL）胡喜乐等报道了通过现场Raman光谱、电化学动力学表征方法研究了两种高活性OER催化剂，FeOOH-NiOOH、NiFe层状LDH材料，结果显示FeOOH-NiOOH催化剂中的决速步骤O-O键生成过程是通过OH对Fe=O进攻、氢原子转移到相邻Ni^III-O上实现，NiFe-LDH催化剂则是通过四步连续PCET过程。进一步的，作者在实验中验证了双功能OER催化反应过程。

本文要点：

（1）

虽然NiOOH-FeOOH、NiFe-LDH催化剂中化学组分类似，其电化学、光谱有非常明显的区别，其中FeOOH-NiOOH中大部分的Fe离子处于FeOOH界面上，但是在NiFe-LDH中Fe修饰在Ni(OH)₂/NiOOH的晶格中。通过这种区别，FeOOH-NiOOH催化剂的OER性能比NiFe-LDH的OER性能提高了10倍。

（2）

在电催化OER反应过程中，发现两种催化剂中的NiOOH中表现了不同程度的氧同位素交换现象，FeOOH-NiOOH中16 %的晶格氧会和电解液中的OH^-发生交换，在NiFeLDH中则没有交换现象发生。该结果说明Ni^II在FeOOH-NiOOH催化反应过程中参与到催化循环过程中，但是Ni^II没有参与NiFe-LDH催化反应过程中。

参考文献

Lichen Bai, Seunghwa Lee, Xile Hu*

Spectroscopic and electrokinetic evidence for a bifunctional mechanism of the oxygen evolution reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2020

DOI: 10.1002/anie.202011388

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202011388