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開發一種用于調節電催化劑表面的結構、組成和電子結構的可靠策略對于電催化性能至關重要。

北京航天航空大學郭林、中科院物理所谷林、華南理工大學趙云、丘勇才等報道了一種簡單的淬火策略，通過在鹽溶液中快速冷卻金屬氧化物納米催化劑來精確調控催化劑的表面結構，進而提升其堿性介質中電催化OER性能。

作者通過在1 M Fe(NO₃)₃溶液中淬火NiMoO₄納米顆粒制備了NiMoO₄NPs-Fe-1催化劑，在 10 mA cm^-2電流密度下提供了257 mV的超低OER過電位和優異的穩定性，其活性優于迄今為止報道的大多數氧化物催化劑。

另外，淬火導致催化劑近表面區域的金屬原子摻雜，并且發生Fe³⁺還原為Fe²⁺，同時導致Ni向Fe電子轉移，因此提高Ni³⁺/Ni²⁺的比例。淬火在原子水平上產生具有豐富缺陷(尤其是氧空位)的無序階梯表面，導致電活性表面積增加。

DFT+U計算表明，與Ni位點相比，引入的Fe位點提供了更低的理論過電位，Fe基雙金屬活性位點具有最低的OER中間體結合能。局部電子結構、催化劑表面Ni、Mo的配位環境和帶隙能量變窄協同提高了電催化OER 性能。

這種淬火策略也適用于其他金屬氧化物，如尖晶石型Co₃O₄、Fe₂O₃、CoSnO₃和LaMnO₃，都具有相似的表面改性和增強的OER 活性。另外，對于不同的金屬氧化物，由于金屬-O鍵、雜原子摻雜和缺陷水平的差異，應選擇合適的鹽溶液進行淬火以獲得最佳催化活性。

Activating metal oxides nanocatalysts for electrocatalytic water oxidation by quenching-induced near-surface metal atom functionality. Journal of the American Chemical Society, 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c04737

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三單位聯合JACS: 淬火誘導催化劑近表面金屬原子功能化以增強電催化OER

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