Angew. Chem. ：内建电场助力工业级高效稳定OER电极

碱性水电解（AWE）是绿氢规模化生产的核心技术，但其核心瓶颈在于氧析出反应（OER）需满足高电流密度（≥500 mA cm^-2）、高温浓碱（30 wt% KOH，80~90℃）等苛刻条件下的高活性与长寿命。传统镍铁基电极(如NiFe-LDH)易因催化层脱落、Fe析出及气泡积聚失效，难以满足工业化需求。因此，如何设计低成本、高稳定性的OER电极，成为推动绿氢产业发展的关键。

结合AWE工业电极的要求及发展现状，清华大学唐城副研究员与西安交通大学刘茂昌教授团队提出创新性方案：通过腐蚀-电沉积法在镍网基底上构建NiFe-LDH/Ni₃S₂异质结构。该设计利用两相功函数差异（ΔΦ=0.53 eV），形成强内建电场（BEF），结合界面Fe–S键的电子调控作用，实现三大提升：

（1）加速表面传质：BEF驱动电子从NiFe-LDH流向Ni₃S₂，优化OH⁻吸附；

（2）抑制铁溶出：在内建电场作用下，负电性S作为电子供体在Fe–S键作用下定向为Fe输送电子，抑制Fe离子过度氧化与流失；

（3）增强结构稳定性：引入粗糙过渡层，强化电极机械稳定性。

通过腐蚀-电沉积法在镍网上依次生长Ni₃S₂过渡层和NiFe-LDH纳米阵列，形成层级异质结构。SEM和TEM显示异质界面紧密耦合，元素分布均匀。粗糙的Ni₃S₂层提升表面附着力，为催化层稳定性奠定基础，界面结构为BEF的形成提供了结构基础。

UPS/XPS证实Ni₃S₂（Φ=3.01 eV）与NiFe-LDH（Φ=2.48 eV）存在功函数差驱动的电子定向转移行为。能带结构显示BEF促进电荷分离，NiFe-LDH呈缺电子态，增强OH⁻吸附活性位点，并且界面间Fe–S键在内建电场作用下，为缓解Fe在高电位下的流失发挥重要作用。

该工作进一步分析了NiFe-LDH在工业级电流密度下的失效机理，Fe在高电位条件下流失造成LDH结构破坏，表面在沉积过程造成氢氧化物相偏析，并验证了内建电场在保持其稳定性过程中的作用。

该工作通过“异质界面-BEF-电子调控”三位一体设计，破解了工业级OER电极活性与稳定性难以兼得的困局，不仅为绿氢规模化生产提供了高性能电极方案，更揭示了内建电场在电荷分离、抗溶出及应力缓释中的深层机制，为新型催化材料设计开辟了新范式。

论文信息

Built-In Electric Field in Freestanding Hydroxide/Sulfide Heterostructures for Industrially Relevant Oxygen Evolution

Wentong Wu, Yueshuai Wang, Shizhen Song, Zhichao Ge, Chunyang Zhang, Jie Huang, Guiren Xu, Ning Wang, Yue Lu, Zhanfeng Deng, Haohong Duan, Maochang Liu, Cheng Tang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202504972