Angew：原位表征高价态Fe(+4)在OER反应中的作用

原位表征高价态Fe(+4)在OER反应中的作用

中国科学院大连化物所王军虎研究员、河南大学刘太丰副教授、伊朗基础科学高级研究学院/谢里夫理工大学Mohammad Mahdi Najafpour等报道通过原位表征研究NiFe氢氧化物的动态变化，发现高价态Fe在碱性体系OER反应中的重要作用。               

本文要点1）发现没有施加过电势的情况，多个高价态Fe离子能够稳定，甚至在OER反应96 h之后仍然稳定。通过57Fe处理Ni2+氢氧化物，能够将Fe引入Ni2+氢氧化物的表面，但是没有发现Fe4+物种参与电催化反应的决速步骤。这项研究结果表明体相Fe离子氧化，与Ni离子氧化类似形成的高价态Fe，起到电荷富集作用，但是Fe没有参与OER催化反应中起到作用。           

2）这项研究结果为调控Fe的价态增强OER电催化性能提供新颖的策略。这项研究结果表明痕量高价态Fe离子能够直接参与OER电催化反应过程。通过一系列原位表征，包括原位Mössbauer谱，表征说明存在大量Fe4+离子，这种高价态Fe4+即使在没有过电势的情况仍然稳定。在200-300 mV区间进行OER电催化反应，许多Fe3+氧化为Fe4+是发生电荷累积的前体，这项结果表明说明少量高价态Fe离子参与OER反应过程。    

参考文献Nader Akbari, Jafar Hussain Shah, Cejun Hu, Subhajit Nandy, Pavlo Aleshkevych, Rile Ge, Sumbal Farid, Changchang Dong, Liang Zhang, Keun Hwa Chae, Wei Xie, Taifeng Liu, Junhu Wang, Mohammad Mahdi Najafpour, A Hypothesis on the Function of High-Valent Fe in NiFe (Hydr)oxide in the Oxygen-Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202418798

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202418798