研究概述

镍铁层状双氢氧化物（LDH）是一种有望替代贵金属用于碱性析氧反应（OER）的高性价比催化剂，但其在高电流密度条件下的固有活性并不令人满意，极大地限制了NiFe LDH催化剂的工业应用。

基于此，2024年10月21日，青岛科技大学王磊教授、赖建平教授在国际期刊Advanced Energy Materials发表题为《Dual Cocatalytic Sites Synergize NiFe Layered Double Hydroxide to Boost Oxygen Evolution Reaction in Anion Exchange Membrane Water Electrolyzer》的研究论文。

在此，作者报道了一种新型的Co和W共掺杂的NiFe LDH催化剂，其具有用于碱性OER催化的双助催化位点。

优化后的Co2.8, W3.8-NiFe LDH集成催化剂具有优异的碱性OER活性（255 mV@1000 mA cm–2）和出色的催化稳定性（200 h@500 mA cm-2）。

Co2.8、W3.8-NiFe LDH在1.49 V 对比RHE下的转换频率值可以达到4.02 s-1，比NiFe LDH高9.6倍，优于贵金属催化剂。

此外，它可以在1.86 V下达到1.0 A cm–2，并在阴离子交换膜水电解槽中保持300小时稳定运行。

理论和实验研究表明，W位点促进*OH吸附，Co位点有利于OH*的质子解吸。这些双助催化位点共同促进*O的覆盖，有效加速碱性OER动力学。

图文解读

图1：Co2.8, W3.8-NiFe LDH集成催化剂的合成示意图及形貌表征

图2：不同催化剂在1.0 M KOH中的电催化HER性能

图3：Co2.8, W3.8-NiFe LDH和NiFe LDH集成催化剂的原位拉曼光谱

文献信息

Dual Cocatalytic Sites Synergize NiFe Layered Double Hydroxide to Boost Oxygen Evolution Reaction in Anion Exchange Membrane Water Electrolyzer, Advanced Energy Materials, 2024. https://doi.org/10.1002/aenm.202402046.