双金属铁镍氧化物/氢氧化物(FeNiO(H)x)纳米催化剂已成为碱性析氧反应(OER)电催化的非贵金属候选物。然而，关于电催化剂合成路线的作用，以及由此产生的电催化剂形态和纳米级结构，在OER电压环境下确定原子级结构方面仍然存在困难。
在此，阿肯色大学Lauren F. Greenlee课题组报告了两种纳米颗粒FeNiO(H)x(Fe-Ni纳米粒子和Ni-Fe核壳纳米粒子)在相关OER条件下使用XAS研究电催化剂及其不同的化学结构。
研究人员通过水性(NP-aq)与油基(NP-oil)合成路线制备了两种双金属纳米粒子电催化剂，但合成的表面化学成分相似。Operando XAS结果表明，Ni从最初的+2价氧化态氧化为+3/+4价态，这可能是发生了α-Ni(OH)2到γ-NiOOH的转变；并且发生在NP-aq和NP-oil纳米颗粒中的氧化态变化与电压有关。
Fe的价态似乎没有变化，但Fe配位环境确实随电压而变化。在合成时和0.8-0.9 V vs. Ag/AgCl条件下观察到NP-aq纳米粒子上Fe配位转变Fe3+Td，在0 V vs Ag/AgCl条件下观察到有Fe3+Oh，而NP-oil纳米粒子上的Fe3+Oh配位环境非常稳定。
这种Fe配位转换对电压依赖性其实是对纳米粒子的依赖性，NP-aq纳米粒子在0.7 V vs. Ag/AgCl时发生显着转换，但NP-oil纳米粒子从0.1 V vs. Ag/AgCl 开始缓慢变化。此外，两种纳米粒子材料的Fe-O和Ni-O键距离都缩短了，但NP-aq与NP-oil的变化幅度不同，这表明纳米粒子结构在施加的电位下会导致独特的变化。
与NP-oil相比，NP-aq在OER反应中稳定且高效，这表明Fe3+Oh→Td转换、金属核和壳中主要的掺铁Ni(OH)2相对于OER性能有促进作用。该研究证明电化学环境和纳米粒子电催化剂的合成形态对于确定化学结构和结构-性能关系都很重要。
Fe Coordination Environment, Fe-Incorporated Ni(OH)2 Phase, and Metallic Core Are Key Structural Components to Active and Stable Nanoparticle Catalysts for the Oxygen Evolution Reaction. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.1c04881
