意大利国立研究委员会（CNR）材料结构研究所（ISM）Giuseppe Mattioli等使用最先进的DFT理论模拟，对碱性溶液的OER反应使用非晶态的原始和Fe掺杂Ni(OH)₂催化剂薄膜（称为NiCat和Fe:NiCat）的结构和电化学性能进行了全面的理论研究。

本文要点：

（1）

当催化剂薄膜暴露于正电位时，理论计算模拟准确的发现并且捕捉催化剂的局部结构有序的结构变化，与以往报道的XAS表征结果相符合。这项研究展示了催化剂的活化过程中，质子耦合电子转移将Ni(II)可逆的氧化为Ni(III/IV)的关键作用。

通过建立与实验数据相符合的NiCat和Fe:NiCat的结构模型，随后探索原子晶度的OER机理，发现当施加过电势超过了水氧化和产生氧气所需的过电势，就能够触发OER。

（2）

这项研究定量比较了适用于吸附质转化机制（AEM）和晶格氧机制（LOM）的七种OER反应机理合过程，表明与NiCat相比，Fe如何显著提高Fe:NiCat的催化活性。

这项研究的结果表明，在典型OER反应的条件，晶体和无定形金属(氧)氢氧化物薄膜表面的常见的简单M-O-M结构能够促进AEM和LOM机制。此外，这项研究发现Fe的难以捉摸的作用在于Ni(IV)-O和Fe(IV)-O-键在形成关键中间体O-O键之前的不同行为，Fe能够降低形成这些中间体所需的过电势。

参考文献

Giuseppe Mattioli* and Leonardo Guidoni, Multiple Reaction Pathways for Oxygen Evolution as a Key Factor for the Catalytic Activity of Nickel–Iron (Oxy)Hydroxides, J. Am. Chem. Soc. 2025

DOI: 10.1021/jacs.4c12988

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c12988