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電化學水分解是一種很有前景的工業生產氫氣技術。水分解反應包括陰極析氫反應(HER)和陽極析氧反應(OER)，與HER相比，OER反應動力學緩慢和反應能壘大，這限制了電催化水分解的效率。Pt和Ir/Ru的氧化物基電催化劑是水分解的基準催化劑，但其儲量不足、成本高、穩定性差等限制了其大規模應用。為了克服這些挑戰，設計和開發在堿性介質中同時滿足高效能和穩定性要求的過渡金屬基電催化劑引起了廣泛的關注。

近日，大連理工大學侯軍剛和高峻峰等制備了一種二維NiFe LDH納米片與一維NiMoN納米棒集成的多級核-殼雙金屬氮化物/氫氧化物(NiMoN/NiFe LDH)異質結陣列，并研究了結構-活性之間的關系。

電化學性能測試結果顯示，所制備的NiMoN/NiFe LDH催化劑具有優異的HER和OER活性，其在500/1000 mA cm^?2電流密度下的HER和OER過電位分別為210/260 mV和236/266 mV，HER和OER的Tafel斜率分別為39.1和42.2 mV dec^?1。

此外，利用NiMoN/NiFe LDH作為陰極和陽極組裝的水電解槽僅需1.70/1.77 V的電池電壓就能產生500/1000 mA cm^?2的電流密度，并且其在1000 mA cm^?2下連續運行50小時而沒有表現出明顯的活性下降，表明該電解槽具有優異的穩定性。

實驗結果和理論計算表明，在OER反應過程中，NiMoN/NiFe LDH表面重構為γ-Ni(Fe)OOH作為真正的活性位點，優化了電子結構和加速了OER動力學。NiMoN/NiFe LDH的Ni 3d軌道在費米能級附近占據較高的反鍵合態，表明金屬d帶與O 2p軌道之間雜化較強；并且NiMoN/NiFe LDH的Ni?O鍵共價增強，促進了NiMoN/NiFe LDH中電子的離域化，為晶格氧參與OER提供了前提。總的來說，該項工作通過調節催化劑的電子態來提高催化活性，為開發高效的異質結電催化劑用于工業分水電解提供了指導。

Regulating Electronic States of Nitride/Hydroxide to Accelerate Kinetics for Oxygen Evolution at Large Current Density. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-37091-x

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