综述：镍钴层状双氢氧化物（LDH）及其混合复合材料在氧气释放反应和电化学传感应用方面的进展

《Fuel》：Progress in nickel cobalt LDH and its hybrid composites for oxygen evolution reaction and electrochemical sensing applications

能源危机与环境污染促使研究者探索水裂解等可再生能源技术，其中氧析出反应（OER）效率受催化剂性能影响。NiCo LDH因层状结构、稳定性和电子特性成为高效OER催化剂，并拓展至电化学传感领域。本文综述NiCo LDH的合成方法、OER机理优化及传感应用进展，强调其低成本、环境友好特性及多场景适用性。

　　在当前全球能源需求不断上升的背景下，研究人员对能源危机和环境污染问题给予了极大的关注。随着人口的增长，传统能源的使用量也在持续增加，而这些能源的有限性和对环境的负面影响促使人们寻求替代方案。水电解技术作为一种潜在的清洁能源生产方式，因其在减少对化石燃料依赖方面的潜力而受到高度重视。水电解过程主要包括两个反应：在阳极发生的氧气析出反应（OER）和在阴极发生的氢气析出反应（HER）。其中，OER是一个较为缓慢的过程，对整个水电解的效率产生了显著影响。

层状双氢氧化物（LDH）材料因其独特的结构特性而受到广泛关注。这类材料通常由金属阳离子和氢氧根离子构成，具有丰富的活性位点、良好的稳定性和耐腐蚀性，以及较大的比表面积和优异的电子传输性能。这些特性使得LDH材料成为OER反应的高效电催化剂。特别是以镍钴（NiCo）LDH为代表的材料，其在能量存储、电池和传感等领域的应用潜力得到了广泛研究。NiCo LDH的结构特点使其在催化反应中表现出色，同时其较低的成本和环境友好性也使其成为一种具有前景的材料。研究者们发现，Ni和Co之间的协同作用可以增强催化活性，从而提高OER的效率。此外，NiCo LDH在长期使用中的耐腐蚀性也优于其他类型的LDH材料，进一步证明了其在OER应用中的优势。

与此同时，环境污染问题也日益严重，尤其是有毒物质和药物废弃物进入水体或环境中，对人类健康和生态系统造成了威胁。例如，过氧化氢、肼、多菌灵和重金属离子等有害物质对环境和人体健康具有显著的负面影响。因此，开发高效的检测方法对于减少环境污染至关重要。传统的检测方法如色谱法、荧光法、光学光谱法和光致发光法等虽然在某些情况下有效，但它们往往存在操作复杂、耗时较长和设备昂贵等问题。相比之下，电化学传感器因其便携性、高灵敏度、良好的选择性和成本效益而成为一种更有吸引力的选择。电化学传感器的设计和制备需要使用具有高导电性、大比表面积和丰富活性位点的电催化剂，以确保其检测性能。NiCo LDH材料因其优异的电化学性能，被广泛应用于电化学传感领域。研究人员利用NiCo LDH材料开发了多种传感器，用于检测包括过氧化氢、葡萄糖在内的多种目标物质，取得了良好的检测效果。

在OER和电化学传感应用方面，NiCo LDH材料的制备方法也得到了不断发展。目前，常用的合成方法包括水热法、溶剂热法、共沉淀法和微波辅助合成等。这些方法能够有效调控NiCo LDH的形貌、结构和组成，从而优化其催化性能。例如，通过水热法合成的花状3D NiCo LDH微球已被用于检测过氧化氢和葡萄糖，表现出较低的检测限和较高的灵敏度。这些研究结果表明，NiCo LDH材料在电化学传感中的应用前景广阔。此外，研究者们还探索了NiCo LDH与其他材料的复合体系，如碳纳米材料、金属有机框架（MOFs）和石墨烯等，以进一步提升其性能。这些复合材料不仅能够增强NiCo LDH的导电性，还能扩大其比表面积，从而提高催化效率和检测灵敏度。

在OER应用方面，研究者们主要关注如何提高NiCo LDH材料的催化活性和稳定性。传统的OER催化剂如铱氧化物（IrO?）和钌氧化物（RuO?）虽然具有优异的催化性能，但其高昂的成本和稀缺性限制了其在实际应用中的推广。因此，开发低成本、高性能的替代催化剂成为研究的重点。NiCo LDH作为一种非贵金属催化剂，不仅成本低廉，而且在催化活性和稳定性方面表现出色。通过调整Ni和Co的比例、引入其他元素或修饰材料表面，可以进一步优化NiCo LDH的性能。例如，某些研究通过掺杂氮或硫元素，提高了NiCo LDH的导电性和活性位点密度，从而增强了其对OER的催化能力。此外，一些研究还利用了NiCo LDH的层状结构，通过控制其结晶度和孔隙率，提高了其在水电解过程中的反应效率。

在电化学传感应用中，NiCo LDH材料的优异性能使其成为一种理想的电极材料。研究者们通过不同的合成方法和表面改性技术，制备了多种NiCo LDH基传感器，用于检测各种有害物质。例如，一些研究利用NiCo LDH作为电极材料，检测了包括过氧化氢、肼、多菌灵和重金属离子在内的多种目标分析物。这些传感器在实际样品中表现出良好的检测限和回收率，同时在存在干扰物质的情况下仍能保持较高的选择性。这表明NiCo LDH材料在电化学传感领域具有广阔的应用前景。此外，研究者们还探索了NiCo LDH与其他材料的复合体系，以进一步提升其性能。例如，将NiCo LDH与石墨烯复合，可以显著提高其导电性和催化活性，从而增强其在电化学反应中的表现。

总体而言，NiCo LDH材料在OER和电化学传感领域的研究取得了显著进展。其独特的结构特性、良好的稳定性和优异的电化学性能使其成为一种具有前景的催化剂和电极材料。未来的研究方向可能包括进一步优化NiCo LDH的合成方法，提高其催化活性和稳定性；探索其与其他材料的复合体系，以增强其性能；以及开发更多基于NiCo LDH的传感器，用于检测不同的目标分析物。此外，研究者们还可能关注如何将NiCo LDH材料应用于实际的水电解系统和环境监测设备中，以推动其在清洁能源生产和环境保护领域的应用。这些研究不仅有助于解决当前的能源和环境问题，也为未来的技术发展提供了新的思路和方向。