三单位联合AFM：吸附质演化与晶格氧机理耦合，增强Fe-Co (OH)2/Fe2O3电催化水氧化活性

氢能具有能量密度高、效率高、零污染、易于运输等优点，是目前最有力的化石燃料替代能源之一。利用可再生能源电化学分解水制备绿色氢气被广泛认为是一种可持续的策略。然而，阳极析氧反应(OER)的缓慢反应动力学和高反应电位限制了水分解的发展。

目前，最先进的OER催化剂主要是贵金属及其氧化物(如RuO₂、IrO₂等)，但其稀有性和高成本严重限制了它们在工业上的广泛应用。因此，设计具有高催化性能和高稳定性的非贵金属催化剂对于提高OER活性以实现高能源转换效率具有重要意义。

近日，澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT)马天翼、昆明理工大学王劲松和云南师范大学唐语等制备了Fe-Co(OH)₂/Fe₂O₃异质结构，用于高效稳定催化OER。

密度泛函理论(DFT)计算、电化学探针实验和原位拉曼光谱表明，Fe-Co(OH)₂遵循吸附质演化机制(AEM)可以完成快速去质子化过程，而Fe₂O₃遵循晶格氧机制(LOM)可以触发O−O耦合；XPS、XAS和Mott-Schottky测试结果显示，Fe-Co(OH)₂/Fe₂O₃ p-n异质结中形成的内建电场可以改变局域电子密度，优化吸附和晶格氧的协同作用。因此，AEM与LOM的耦合机制可以突破传统OER机制的限制，提高OER的活性和稳定性。

电化学性能测试结果显示，做制备的Fe-Co(OH)₂/Fe₂O₃异质结催化剂表现出优异的OER活性，其在10和100 mA cm⁻²电流密度下的过电位分别为219和249 mV；此外，其在100 mA cm⁻²电流密度下连续运行100小时而没有发生明显的活性下降，并且经过稳定性测试后材料的相貌基本没发生变化，表明Fe-Co(OH)₂/Fe₂O₃具有优异的稳定性。

总的来说，该项工作通过将AEM与LOM耦合实现了OER活性和稳定性的同时提升，为合理设计高性能OER电催化剂提供了新的思路，同时拓宽了多相材料在催化领域的应用。

Coupling Adsorbed Evolution and Lattice Oxygen Mechanism in Fe-Co(OH)₂/Fe₂O₃ Heterostructure for Enhanced Electrochemical Water Oxidation. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305243