Fe and oxygen-vacancy engineering unlock coupled AEM-LOM pathways for active and durable alkaline OER

作者
Zhen Xu,Qi Xiang,Jin Zhao,Xuede Qi,Hu Yuan,Dongdong Li,Jingwen Liu,Xiaoyi Huang,Qian Xue,Andreu Cabot,Xueqiang Qi
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:545: 179549-179549 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.cej.2026.179549
摘要

Developing oxygen evolution electrocatalysts that combine high activity, long-term durability, and low cost remains a central challenge because these properties are often constrained by competing reaction pathways. The adsorbate evolution mechanism (AEM) is limited by linear scaling relationships, whereas the lattice oxygen mechanism (LOM) offers higher activity but typically suffers from structural degradation due to lattice oxygen loss. Here, we demonstrate that Fe doping in NiCo 2 O 4 creates a synergistic interplay between Fe active sites and oxygen vacancies, enabling both enhanced activity and durability. Experimental and theoretical analyses reveal a dual-mechanism pathway: oxygen vacancies facilitate OH − adsorption to accelerate the AEM, while Fe species regulate O covalency to activate the LOM. Consequently, the optimized NiCo 1.4 Fe 0.6 O 4-y catalyst achieves an ultralow overpotential of 196 mV at 10 mA cm −2 . Furthermore, oxygen vacancies are proposed to facilitate lattice‑oxygen replenishment during LOM operation, thereby helping to mitigate structural degradation. This dynamic regeneration mechanism underpins the excellent long-term stability of more than 290 h. Overall, this work offers a practical strategy to break the activity–stability trade-off in oxygen evolution catalysis through oxygen-vacancy engineering of dual-mechanism pathways.
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