近日，福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院在电解水析氧催化剂研究方面取得新进展，相关成果以“Ni and Co Active Site Transition and Competition in Fluorine-Doped NiCo(OH)₂ LDH Electrocatalysts for Oxygen Evolution Reaction”为题发表于Top期刊《Small》（JCR 1区，IF=13.3）。

氟掺杂可以改善NiCo LDH电催化剂的氧气进化反应（OER）性能。这类催化剂中Ni和Co活性位点的作用仍然存在着模糊和争议。针对这个问题，本研究利用分子轨道理论，提出了Ni和Co之间的活性中心竞争机制。掺杂的F原子可以直接影响金属原子的价态，或通过脱氢间接影响，从而调节活性中心。随着F原子逐渐聚集，Ni和Co的e_g轨道从e_g²过渡到e_g¹，然后进一步过渡到e_g⁰。相应的价态从+2升至+3，然后再到+4，表明催化性能首先增加，然后逐渐降低。此外，合成了一系列F-NiCo LDH催化剂，以验证e_g轨道占据分析，当电流密度为10 mA cm^-2时，催化OER过电势分别为303、243、240和246 mV，与理论预测相符合。这项研究不仅提供了关于F-NiCo LDH催化剂中Ni和Co的过渡和竞争的新的机理洞见，而且为高性能催化剂的设计奠定了基础。

该论文作者为22级硕士生裴茂君和22级硕士生帅燕康，通讯作者为张久俊院士，颜蔚教授，刘尧博士。此项研究以理论计算为主，是能研院能源AI中心建设的第一个成果，标志着我院能源AI中心建设取得初步成功。