FeCoNi中熵氢氧化物纳米片的可控制备及其高效催化析氧反应研究

为开发高效非贵金属OER（氧析出反应）催化剂，研究人员通过一步水热法合成具有3D纳米花状阵列的FeCoNi中熵氢氧化物（ME-LDH），经NaClO氧化活化后优化金属价态。该催化剂在10 mA cm-2电流密度下仅需228 mV过电位，Tafel斜率低至58.37 mV dec-1，并展现80小时稳定性，为中熵电催化剂设计提供新策略。

　　

氢能作为零排放清洁能源备受关注，但其工业化生产仍面临高能耗与环境污染问题。电解水技术中，析氧反应(OER)因四电子转移过程动力学缓慢，亟需高效催化剂替代贵金属材料。传统单组分催化剂活性有限，而中/高熵材料凭借晶格畸变和滞后扩散效应展现出独特优势。河南理工大学团队在《Applied Catalysis A: General》发表研究，通过水热法构建FeCoNi中熵氢氧化物(ME-LDH)纳米片，经NaClO氧化活化后实现高效OER催化。

研究采用水热合成（140℃优化温度）、NaClO氧化活化（调控金属价态）及电化学测试（三电极体系）等关键技术。以泡沫镍为基底，通过调控金属离子浓度(0.2 mol/L最佳)实现材料形貌与组分精确控制。

结构表征
XRD与TEM证实材料呈纳米片组装的三维花状结构，晶格畸变显著。XPS显示NaClO氧化使金属元素价态升高，Fe³⁺/Co³⁺/Ni³⁺比例增加，优化电子结构。

性能优化
电化学测试表明，活化后的A-FeCoNi LDH在1 M KOH中仅需228 mV过电位即可达到10 mA cm^-2电流密度，Tafel斜率58.37 mV dec^-1，优于多数非贵金属催化剂。80小时稳定性测试后活性衰减不足5%。

机理分析
多金属协同效应与晶格畸变共同调控反应中间体(HO*/HOO*)吸附能，打破Gibbs自由能标度关系。氧空位促进电荷转移，纳米片结构暴露更多活性位点。

该研究开创性地将中熵概念引入LDH体系，通过价态工程与形貌调控实现性能突破，为设计高效、稳定电解水催化剂提供新范式。未来可拓展至其他中熵材料体系，推动清洁能源转换技术发展。