Dynamic Reconstruction Engineering Enables Dual‐Mechanism Synergy to Break the Activity‐Stability Trade‐Off in Oxygen Evolution Reaction

材料科学 催化作用 析氧 硫化物 硫黄 硫化镍 氧化物 热液循环 化学工程 电化学 氧气 纳米技术 曲面重建 价(化学) 反应机理 氧化锡 图层(电子) 氧化镍 钙钛矿(结构) 复合氧化物 电极 纳米尺度 硫化铁 无机化学 结构稳定性 纳米颗粒
作者
Tianfei Chu,Kecheng Qu,Dantong Wang,Jie Yin,Maoshuai Jiang,Fan Wang,Shifu Wang,Xuning Li,Kuo Liu,Tao Zhang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.77926
摘要

ABSTRACT A dual‐layer structured catalyst (S‐NiFeO x H y /NiFe) comprising an inner nickel sulfide layer and an outer iron oxide layer was constructed on a nickel‐iron foam through a combined approach of electrochemical treatment and selective hydrothermal sulfidation. This catalyst demonstrates exceptional OER activity and remarkable stability under alkaline conditions, achieving overpotentials as low as 216.6 and 287.0 mV at current densities of 100 and 300 mA cm −2 , respectively, while maintaining stable operation for over 9000 and 7300 h. Using various in situ characterization techniques, the sulfur loss‐triggered dynamic reconstruction process is systematically elucidated, whereby nickel sulfide transforms into highly active NiOOH, while FeOOH undergoes nanoscale refinement and valence elevation, collectively forming an efficient catalytic interface. The reaction proceeds via a synergistic combination of the lattice oxygen mechanism (LOM) and the adsorbate evolution mechanism (AEM), with NiOOH primarily facilitating LOM for high efficiency and FeOOH favoring AEM for excellent stability. This dual‐mechanism coupling significantly enhances both reaction efficiency and durability. The surface iron oxide layer effectively suppresses sulfur dissolution, maintaining a slow and controllable reconstruction cycle that ensures long‐term catalyst stability. This work provides new insights into the design of high‐performance electrocatalysts through dynamic reconstruction and mechanistic synergy strategies.
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