OER催化剂“表面重构”：基本概念及进展！ 表面重构是指在催化剂或材料表面发生结构变化的过程。在催化反应中，表面重构可以导致催化剂的活性和选择性发生变化，从而影响反应的效率和产物分布。表面重构通常发生...
OER催化剂“表面重构”：基本概念及进展！
表面重构是指在催化剂或材料表面发生结构变化的过程。在催化反应中，表面重构可以导致催化剂的活性和选择性发生变化，从而影响反应的效率和产物分布。表面重构通常发生在高温、高压或反应条件下，其中包括吸附、解离、扩散和重新组合等过程。这些过程可以导致表面原子重新排列，形成新的晶体结构或表面相。表面重构的机制和过程取决于催化剂的组成、形貌和反应条件等因素。
表面重构对催化反应有重要影响：首先，表面重构可以改变催化剂的活性位点分布和表面能量，从而调控反应的速率和选择性。其次，表面重构可以改变催化剂与反应物之间的相互作用，影响吸附、解离和扩散等反应步骤的速率和能垒。此外，表面重构还可以调控催化剂的稳定性和寿命。因此，理解和控制表面重构对于设计高效催化剂和优化催化反应至关重要。通过研究表面重构的机制和动力学过程，可以揭示催化剂表面的结构-活性关系，并为催化剂的设计和合成提供指导。此外，通过调控反应条件和催化剂的组成，可以实现对表面重构的控制，从而优化催化反应的效率和选择！
电化学水分解是一种生产高纯度氢气的有效途径。然而，在阳极半反应中，由于多步质子/电子耦合，析氧反应(OER)比阴极析氢反应(HER)需要更大的过电位，这阻碍了能量的有效转化。其中，RuO2和IrO2等贵金属催化剂能够显著降低OER的过电位，但其昂贵的价格和稀缺的储量严重限制了它们的大规模工业应用。
在众多贵金属催化剂替代品中，过渡金属基电催化剂由于其价廉、储量丰富等优点而得到了广泛的研究。其中，过渡金属氟化物中的F具有很大的电负性，可以将金属中心的价态推向非常高，这有助于辅助催化剂表面重构、形成非晶结构等。因此，氟化物可能是OER的有效催化剂，但目前文献中很少有关其的报道。
近日，武汉大学赵苹苹和程功臻等设计并制备了一种结晶性良好的NiCo双金属氟化物(Ni0.42Co0.58F2-G)，并研究了其在电化学过程中的重构现象。具体而言，研究人员首先采用固液交换法合成了具有较大比表面积的NiCo基纳米阵列A-Ni-MeIM-Co-0.01前体，再通过一步气相氟化法将其转化为具有较高电化学活性表面积的NiCo双金属氟化物Ni0.42Co0.58F2-G。
与传统的液相合成方法相比，气相氟化法生产的氟化物具有更高的结晶度；同时，双金属中心电子结构的调控在电化学过程中促进了高效的表面重构以及重构过程中F的迁移导致更多电化学活性位点的暴露。这不仅使Ni0.42Co0.58F2-G具有优异的电化学性能，而且保证了其电化学稳定性。
电化学性能测试结果显示，所制备的Ni0.42Co0.58F2-G催化剂在10 mA cm−2电流密度下的OER过电位仅为313 mV，Tafel斜率为42.5 mV dec−1；并且，该催化剂在10000次CV循环后活性仍保持稳定，表明其具有优异的稳定性。
此外，理论计算表明，双金属中心的构建可以诱导电荷重新分布并产生更高价金属位点，从而优化关键反应中间体的吸附，降低反应能垒，显著提高OER活性。综上，该项工作详细研究了F和双金属中心在提升催化剂OER活性中的作用，这对于设计和制备高效的电化学表面重构电催化剂具有一定的指导意义。
