Co3O4-rGO双协同效应构建NiFe-LDH@Co3O4-rGO/NF高效析氧催化剂：电子调控与界面工程新策略

（编辑推荐）本研究通过一步水热法在泡沫镍（NF）上构建Co3O4-还原氧化石墨烯（rGO）过渡层，进而负载镍铁层状双氢氧化物（NiFe-LDH），形成具有双协同效应的析氧反应（OER）催化剂。该设计通过增强导电性、暴露活性位点及界面电子协同作用，使催化剂在50 mA cm?2电流密度下仅需249 mV过电位，为优化非贵金属电解水催化剂提供了新思路。

　　

Highlight

本研究通过两步水热法成功构建了NiFe-LDH@Co₃O₄-rGO/NF高效析氧催化剂。Co₃O₄-rGO过渡层不仅形成开放框架提升导电性，还通过NiFe-LDH与Co₃O₄的电子协同效应调控催化剂电子态，显著增强本征活性。该催化剂在50 mA cm^?2电流密度下仅需249 mV过电位，塔菲尔斜率低至39.3 mV dec^?1，性能优于多数非贵金属催化剂。

Results and Discussion

材料表征：扫描电镜（SEM）显示Co₃O₄-rGO在NF表面形成均匀纳米片阵列（图1a），为NiFe-LDH生长提供骨架。X射线衍射（XRD）证实了Co₃O₄尖晶石相与NiFe-LDH的特征峰（图2b）。拉曼光谱中1350 cm^?1（D带）和1580 cm^?1（G带）表明rGO成功还原。

电化学性能：线性扫描伏安（LSV）测试显示，NiFe-LDH@Co₃O₄-rGO/NF的过电位比纯NiFe-LDH/NF降低61 mV（图3a）。电化学阻抗谱（EIS）证实其电荷转移电阻（R_ct）显著降低（图3c），归因于rGO的高导电性和Co₃O₄的界面电子调控。

机理分析：X射线光电子能谱（XPS）显示Ni²⁺/Ni³⁺和Fe³⁺的氧化态偏移（图4d），表明Co₃O₄通过电子转移优化了NiFe-LDH的活性中心。密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示异质界面降低了氧中间体吸附能（图5e）。

Conclusions

本研究通过温和水热法构建的Co₃O₄-rGO/NF框架兼具导电增强和电子协同效应，为设计高效LDH基催化剂提供了双效策略。该工作为绿色制氢技术的非贵金属催化剂开发开辟了新途径。