石大Nature子刊：LDH两态相容，强化活性和稳定性

析氧反应(OER)是多种能源转化装置中的关键半反应，包括可充电金属-空气电池、NRR、CO2RR和水电解槽等。虽然最先进的贵金属，如铱(Ir)和钌(Ru)，已被证明是OER的基准催化剂，但它们的稀缺性和过高的价格限制了其大规模应用。Ni、Co和Fe基电极在OER中显示出巨大的潜力，但在工业条件下的活性和稳定性仍不理想。

具有共边八面体MO6层的二维过渡金属化合物在OER中的应用引起了广泛的关注。例如，NiFe-LDH由于其独特的2D层状结构和可控的电子性质而在析氧反应(OER)中表现出优异的性能。然而，NiFe-LDH催化剂的最小过电位受限于*O、*OH和*OOH的结合能之间的尺度关系。因此，有必要对LDH的活性位点和结构特征进行更深入的了解，以便改进催化剂的动力学和稳定性。

基于此，中国石油大学(华东)鲁效庆、刘思远和王兆杰等在各种导电衬底上生长用均苯三甲酸修饰的NiFe-LDH催化剂(SU-NiFe-LDH (TA))，以实现高效稳定催化OER。实验结果表明，得益于较小的横向尺寸和超薄的结构，SU-NiFe-LDH (TA)表现出超亲水性和超疏气性，其在10 mA cm−2电流密度下的OER过电位低至219 mV，Tafel斜率为31.1 mV dec−1。

此外，SU-NiFe-LDH (TA)能够在1500 mA cm−2下连续运行超过1300小时，该过程中没有发生明显的活性下降或催化剂形态崩塌。

原位光谱表征和理论计算表明，LDH的高性能和稳定性来源于锚定在LDH上的羧基的动态演化。即金属与配位羧酸盐之间通过C-O-Fe键的耦合阻止了金属物种的溶解，从而通过静态配位稳定了电子结构。

此外，OER过程中动态析出形成的未配位羧酸盐可以作为质子载体，在OER中间体和OH−之间传递质子，加速OER动力学。因此，该项工作证明，通过引入具有静态和动态相容性的功能配体，有望实现析氧反应稳定性和动态活性的同时提升。

Bioinspired trimesic acid anchored electrocatalysts with unique static and dynamic compatibility for enhanced water oxidation. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-42292-5