开发高活性和低成本电催化剂以促进缓慢的水氧化动力学具有重要意义。

近日，美国佐治亚理工学院林志群教授报道了通过operando拉曼光谱和密度泛函理论（DFT）研究，揭示了尖晶石纳米颗粒（NPs）的光热效应可促进动态活性位点的生成，并显著提高了其析氧反应（OER）催化活性。

文章要点

1）研究人员首次利用两亲性单分子星形PAA-b-PSAN嵌段共聚物作为纳米反应器合成了NiFe₂O₄（NFO）NPs。

2）研究发现，在近红外光照射下，NFO基电极的光热加热使其温度逐渐升高，过电位得到显著降低。在100 mA cm^-2的高电流密度下，过电位仅为309 mV，远低于最近报道的储量丰富的电催化剂。

3）Operando 拉曼光谱电化学结果显示，NFO NPs的光热效应促进了OER条件下在较低电位（1.36 V）下将表面重构为高活性的氢氧化物。密度泛函理论（DFT）计算结果显示，这些重构的（Ni，Fe）氧氢氧化物具有比没有发生表面重构的纯NFO低的动力学势垒，是电催化OER活性位点。

考虑到具有光热转换材料的多样性（金属氧化物，硫化物，磷化物等），这项研究提供一个独特而强大的平台，以增强纳米材料中的高活性表面物种，有望进一步推动电催化，光催化，太阳能转换以及可再生能源生产的未来发展。

参考文献

Likun Gao, et al, Operando unraveling photothermal-promoted dynamic active-sites generation in NiFe₂O₄ for markedly enhanced oxygen evolution, PNAS 2021

DOI: 10.1073/pnas.2023421118

https://doi.org/10.1073/pnas.2023421118