碱性条件下LaFeO3 –Fe2 O3 /FeOOH复合材料的界面协同效应与反应能垒调控：高效电解水催化新策略

本文推荐研究人员针对电解水制氢中阳极氧析出反应(OER)动力学缓慢、贵金属催化剂成本高等问题，通过构建LaFeO3 –Fe2 O3 /FeOOH复合催化剂，实现292 mV@10 mA cm?2 的低过电位和24小时稳定性，DFT计算揭示界面协同降低能垒机制，为开发非贵金属催化剂提供新思路。

　　

全球能源危机与环境问题日益严峻，氢能因其高能量密度和零碳排放特性成为理想替代能源。电解水制氢技术中，阳极氧析出反应(OER)因涉及四电子转移过程，动力学缓慢且过电位高，严重制约整体效率。目前商用RuO₂
/IrO₂
催化剂虽性能优异，但高昂成本阻碍其大规模应用。为此，湖北汽车工业学院的研究团队创新性地设计出LaFeO₃
–Fe₂
O₃
/FeOOH复合催化剂，相关成果发表于《International Journal of Hydrogen Energy》。

研究采用溶热法合成LaFeO₃
–Fe₂
O₃
前驱体，通过湿化学蚀刻构建自支撑复合结构。利用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征材料晶体结构与元素价态，电化学工作站测试OER性能，结合密度泛函理论(DFT)计算揭示反应机制。

Material structure and analysis
XRD证实复合材料成功合成，Rietveld精修显示良好结晶度（R_p
=7.25%）。XPS显示Fe²⁺
/Fe³⁺
共存态与La-O-Fe键合，透射电镜(TEM)观察到清晰的LaFeO₃
/Fe₂
O₃
异质界面和FeOOH纳米片。

Electrochemical measurement
在1 M KOH电解液中，催化剂表现出292 mV@10 mA cm^?2
的过电位，低于商用RuO₂
（320 mV）。Tafel斜率仅48.7 mV dec^?1
，表明快速反应动力学。电化学阻抗谱(EIS)显示界面电荷转移电阻(R_ct
)显著降低。

Conclusions
DFT计算表明FeOOH引入优化了*OOH中间体吸附能（ΔG_*OOH
降低0.21 eV），LaFeO₃
–Fe₂
O₃
/FeOOH界面处电子重排形成局域电场，协同降低速率决定步骤能垒。该研究为设计高效非贵金属催化剂提供了界面工程与能垒调控的双重策略，推动电解水制氢技术实用化进程。