ChemCatChem：无定形NiFeCo氧氢氧化物：高性能碱性析氧反应电催化剂

水电解技术作为大规模制氢的有效途径，其核心半反应——析氧反应（OER）的效能直接影响整体能量转化效率。在碱性介质中，OER因涉及多步质子耦合电子转移过程而呈现缓慢的动力学特性，成为制约水电解技术发展的瓶颈。贵金属氧化物（如RuO₂、IrO₂）虽展现出优异的催化活性，但其成本高昂、稳定性不足，严重阻碍了规模化应用。因此，兼具经济性与稳定性的非贵金属催化剂，特别是过渡金属基羟基氧化物体系，因其优异的OER性能而备受关注。其中，镍铁基羟基氧化物已被证实是碱性介质中最高效的OER电催化剂体系之一。

非晶催化剂结构因具有无序配位环境，可暴露丰富的活性位点并优化水分子吸附行为，从而显著提升OER活性。然而，无序的非晶结构特质在长期OER运行中导致相分离、表面重构及渐进式结构坍塌等问题，严重损害材料耐久性。在镍铁基羟基氧化物中，高价态Ni/Fe物种可发挥双重作用：既作为中间体吸附与反应进程的关键活性中心，又通过优化含氧物种吸附能降低中间体形成的热力学势垒。因此，开发兼具高价态活性位点与非晶结构稳定性的镍铁基催化剂具有重要科学意义与工程挑战性。

近期，上海交通大学的庄小东教授团队与同济大学张立军团队采用简易溶胶-凝胶法制备了非晶态过渡金属掺杂镍铁羟基氧化物（NiFeM，M = Co、Mo）。XRD结构表征显示无特征衍射峰，证实两种催化剂均具有无序的非晶结构特质。SEM分析表明，NiFeM羟基氧化物催化剂均呈现微米级颗粒状形貌。

电化学测试表明，Co掺杂体系展现出显著优于Mo掺杂体系的催化活性与稳定性，其性能超越RuO₂催化剂。NiFeCo羟基氧化物在三电极体系与阴离子交换膜电解水器件（AEMWE）中均表现出卓越的OER性能：在10 mA/cm²电流密度下仅为234 mV过电势，并能稳定运行超过100小时。这种性能提升源于Co掺杂诱导的电子重构效应（提升Ni/Fe价态）与非晶结构强化传质特性的协同作用。该工作不仅揭示了金属掺杂在镍铁基羟基氧化物催化剂中的关键作用，更凸显了非晶NiFeCo羟基氧化物在碱性水电解中作为高性能OER电催化剂的巨大潜力。

论文信息

Amorphous NiFeCo Oxyhydroxide as a High-Performance Electrocatalyst for Alkaline Oxygen Evolution Reaction

Peng Qiu, Ziyu Fang, Lei Yuan, Junbo Hou, Jinhui Zhu, Changchun Ke, Lijun Zhang, Xiaodong Zhuang

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202500454