电催化水分解制氢是一种可持续的制氢方式，然而，其缓慢的阳极析氧反应(OER)动力学，较低的能量转换效率，是制约大规模制氢的主要瓶颈。因此，设计和合成坚固耐用、成本低廉的OER电催化剂是促进电催化水分解制氢的关键。NiO基电催化剂具有合适的原子和电子结构，在电催化OER中表现出较高的活性和稳定性。近年来，人们在调控NiCo基电催化剂的结构和组成、揭示催化性质，特别是OER机理、催化活性中心和结构−活性关系等方面取得了重大进展。

基于此，青岛科技大学朱晓东教授，天津大学邹吉军教授总结和讨论了NiCo基电催化剂在OER中的最新进展，重点介绍了催化剂的设计和合成、提高OER性能的策略以及从实验和理论两个角度理解催化的本质。揭示了NiCo基电催化剂的OER机理、一些活性参数以及原子/电子结构−活性关系。最后，指出了提高NiCo基电催化剂性能仍面临的一些挑战和未来展望，从而为设计更高效的NiCo基电催化剂提供一定指导。

文章要点

1）电催化剂在促进电极与反应物之间的电荷转移，进而生成反应中间产物方面起着至关重要的作用，有助于降低反应能垒，加速反应动力学。NiCo基电催化剂具有原子配位环境和电子结构可调，活性中心密度和电导率增加，电子传递和传质增强等明显优点。通常，人们采用比活性（表面积归一化活性）、周转频率（TOF）、几何活性（电极几何面积归一化活性）、质量活性（电催化剂负载质量归一化活）、塔菲尔斜率和稳定性等参数来评价OER性能。作者综述了NiCo双金属合金、氧化物、氢氧化物、氮化物、磷酸盐、硫化物等NiCo基电催化剂的设计与合成、结构表征、OER活性来源以及提高OER性能的策略。

2）目前，人们已经采用实验表征和理论计算相结合的方法，对NiCo基电催化剂的OER机理和催化活性中心进行了大量的研究，并提出了一些活性指标来深入了解反应机理和预测OER活性。阐明OER机理有助于高效电催化剂的设计和合成。作者综述了最近提出的基于NiCo基电催化剂的OER机理和催化活性中心，以及一些重要的OER活性描述符。

3）NiCo基电催化剂的原子结构和电子结构对OER活性有显著影响。基于上述讨论，一些先进的表征技术和密度泛函理论（DFT）计算为深入理解NiCo基电催化剂的结构和活性关系提供了可能。作者接下来主要总结了NiCo基电催化剂的原子结构−活性和电子结构−活性关系。

4）作者最后指出，尽管人们在基于NiCo基电催化剂的OER研究已经取得了一些成果，但仍有一些挑战需要克服，获得高效催化剂还有很大的空间：i）如何精确控制催化剂的结构，包括原子和电子结构，以提高内在活性并暴露更多活性位点；ii）如何改善NiCo基催化剂的电导率以加速电子和传质动力学；iii）如何深入理解催化机制，开发更准确的活性描述符来预测结构与活性之间的关系。除了目前的挑战外，基于NiCo的非贵金属催化剂的开发可以集中在以下几点上：i）有必要用简单连续的方法合成双功能催化剂，以满足在所有pH下更苛刻的工作条件；ii）需要开发更先进的表征仪器，特别是原位/操作表征技术，以捕捉反应过程中原子和电子结构的变化，以探索OER过程；iii）作为磁性材料，有必要在外部磁场的作用下探索基于NiCo基电催化剂的OER机理；iv）需要新的计算软件和更精确的计算方法来提供更准确的计算结果，以匹配实验结果。

参考文献

Yong-Chao Zhang, et al, NiCo-Based Electrocatalysts for the Alkaline Oxygen Evolution Reaction: A Review, ACS Catal.2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c03260

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03260