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開(kāi)發(fā)具有優(yōu)化界面質(zhì)量和電荷輸運(yùn)性能的高效（共）-催化劑是通過(guò)電化學(xué)水分解增強(qiáng)析氧反應(yīng)（OER）的必要條件。基于此，廈門大學(xué)曹陽(yáng)教授和北京航空航天大學(xué)宮勇吉教授等人報(bào)道了原子級(jí)厚度六方氮化硼（hBN）作為一種具有提高OER效率的有吸引力的共催化劑。

其中，hBN覆蓋的Ni-Fe(氧)氫氧化物陽(yáng)極顯示出約30 mV dec^?1的超低Tafel斜率，反應(yīng)電流提高了約10倍，在約490 mV過(guò)電位下達(dá)到約2000 mA cm^?2的電流密度，持續(xù)時(shí)間超過(guò)150 h，同時(shí)hBN共催化劑的質(zhì)量活性比商品化催化劑高出5個(gè)數(shù)量級(jí)。

VASP解讀

通過(guò)DFT計(jì)算，作者研究了hBN/NiFeO_xH_y電極上的OER機(jī)制。計(jì)算出hBN和NiFeO_xH_y層之間的距離為0.40 nm，符合典型的范德華距離0.33-0.84 nm。作者發(fā)現(xiàn)摻入NiFeO_xH_y后，hBN的反鍵軌道的態(tài)密度明顯下降。因此，電荷轉(zhuǎn)移發(fā)生在異質(zhì)結(jié)構(gòu)電極上，從hBN到NiFeO_xH_y。

通過(guò)形成層間電場(chǎng)，使得OH*在B位點(diǎn)的吸附增強(qiáng)，吸附能接近1.8 eV，而在裸hBN上的吸附能為~0.9 eV。這種吸附也導(dǎo)致O原子向B原子的更大電子位移。因此，OH*中O和H原子之間的相互作用被削弱，這種行為極大降低了OH*到O*的去質(zhì)子化勢(shì)壘。

One-atom-thick hexagonal boron nitride co-catalyst for enhanced oxygen evolution reactions. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-42696-3.

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Nature子刊：原子級(jí)hBN共催化劑助力OER！

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