AFM：MAX相中的A层自重构大幅提升电催化OER活性

电催化水分解是生产“绿色”氢气的有效方法。阳极析氧反应(OER)动力学缓慢是制约水电解技术广泛应用的主要问题。阴离子交换膜(AEM)电解池能够使用非贵金属过渡金属以及在非纯水中操作等优点。更重要的是，这些催化剂通常在OER过程下的结构重建产生金属氢氧化物，这决定了整体催化性能。因此，跟踪催化剂结构的动态变化，确定固有催化活性中心对于高性能催化剂的合理设计至关重要。

近日，厦门大学黄小青、中科院宁波材料所黄庆和常熟理工学院耿洪波等采用Sn与Ni、Co、Fe的A位合金化方法，成功地开发了一类新型高效非贵金属V2(Sn，A)C(A=Ni，Co，Fe)MAX相催化剂。

这些MAX催化剂呈现典型的六方晶体结构(空间群P63/mmc)的纳米层化211相。此外，在1 M KOH电解液中，V2(Sn，A)C(A=Ni，Co，Fe)MAX(VSNC)在连续阳极循环过程中能够发生自重构，并且这种自重构终止于表面以避免包含表面V-C层溶解和层间(Sn，Ni)原子迁移的块体VSNC坍塌；最终生成V2(Sn，Ni)C/V，Sn-NiOOH催化剂。

密度泛函理论(DFT)计算表明，当Sn或V加入到γ-NiOOH中时，反应途径由晶格氧氧化机理(LOM)转变为吸附脱附机理(AEM)。因此，在γ-NiOOH中掺杂V对降低碱性OER的反应能垒至关重要。

电化学性能测试结果显示，经VSNC电化学重构生成的V2(Sn，Ni)C/V，Sn-NiOOH催化剂在碱性条件下电流密度为10 mA cm-2和50 mA cm-2下的OER过电位分别为290 mV和340 mV，Tafel斜率为60.8 mV dec-1。

此外，VSNC催化剂还具有优异的稳定性，其在2000次循环后过电位增加了≈8mV。OER反应后的VSNC的XRD图显示，随着VCx杂质的减少，体结构可以很好地保留，表明重建仅发生在VSNC的表面。

Self-Reconstruction of Single-Atom-Thick A Layers in Nanolaminated MAX Phases for Enhanced Oxygen Evolution. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202211530

审核编辑 ：李倩