Functional Group‐Regulated Interfacial Electronic Coupling Enables Efficient Oxygen Evolution on Nickel Catalysts

材料科学 析氧 催化作用 电子结构 联轴节(管道) 电化学 化学物理 吸附 过渡金属 电子效应 非阻塞I/O 再分配(选举) 密度泛函理论 化学工程 金属 电催化剂 氧气 纳米技术 分解水 碳纤维 亚甲基 工作(物理) 甲烷氧化偶联
作者
Kang Wang,Kai Huang,Shiyuan Zhang,Yong Li,Xianming Yuan,Huazhang Guo,Jiye Zhang,Cheng Lian,Liang Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.78366
摘要

ABSTRACT Facilitating the sluggish oxygen evolution reaction (OER) is crucial for sustainable electrochemical hydrogen production, yet molecular‐level regulation of interfacial electronic coupling remains insufficiently understood, particularly in functional‐group‐engineered catalysts. In this study, we report a conjugation‐dependent interfacial electronic coupling strategy to regulate the electronic structure of NiO supported on single‐walled carbon nanotubes. By introducing carboxyl groups (─COOH) or carboxymethyl groups (─CH 2 COOH) by inserting a methylene spacer (─CH 2 ─) into ─COOH, the interfacial electronic contact can be precisely tuned, enabling direct comparison of conjugated and interrupted coupling interfaces. The optimized COOH‐NiO achieved a mass activity of 730 A g −1 , significantly outperforming its CH 2 COOH counterpart (111 A g −1 ). This result highlights the importance of functional group regulation in optimizing Ni active sites to enhance OER performance. Combined in situ electrochemical spectroscopy and theoretical analyses reveal that enhanced interfacial electronic coupling induces charge redistribution at Ni active centers, thus optimizing the d‐band center and accelerating the evolution of γ‐NiOOH‐like reconstructed species. Notably, the weakened adsorption strength of * OH on COOH‐NiO enables a higher evolution of * OOH, thereby lowering the kinetic barriers of OER. This work establishes functional‐group‐controlled interfacial electronic coupling as a general strategy for developing efficient non‐noble metal electrocatalysts in sustainable energy technologies.
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