探究氧钼酸盐纳米棒中硫介导的表面动态机制，以实现高效的氧气释放

《Small》：Probing Sulfur-Mediated Surface Dynamics in Oxomolybdate Nano-Rods toward Efficient Oxygen Evolution

本研究采用一锅水热法合成硫掺杂的镍钼酸盐（S-NiMoO4），优化后催化剂在10 mA/cm2电流密度下过电位为289 mV，TOF达0.465 s?1，电荷转移电阻低至6.6 Ω。结构表征证实硫掺杂促进表面重构并形成活性硫酸根物种。DFT计算表明硫掺杂使d带中心靠近费米能级，增强OH?吸附和金属-氧键结合。此外，电极-电解质界面优化及Ni3+/Ni?+氧化还原转变提升活性，表面电荷积累与电流密度呈火山型关系，确定10%硫掺杂为最佳条件。该催化剂经30小时测试显示优异稳定性（法拉第效率92%）。

　　

摘要

本研究采用一锅法水热合成技术制备了掺硫镍钼酸盐（S-NiMoO₄），提出了一种增强氧进化反应（OER）的策略。优化后的催化剂含有10%的硫掺杂，其在10 mA cm^?2的电流密度下表现出优异的催化活性，过电位为289 mV，转化频率（TOF）为0.465 s^?1，电荷转移电阻低至6.6 Ω。结构和表面分析证实了硫元素的成功掺入以及OER过程中表面的重构，从而形成了具有催化活性的SO₄^2?物种。密度泛函理论（DFT）计算表明，硫掺杂及随后SO₄^2?的吸附作用使d带中心向费米能级靠近，有利于OH^?的吸附，并改善了对OER至关重要的M─O键合强度。此外，S-NiMoO₄通过改变化学电极-电解质界面和促进Ni³⁺/Ni⁴⁺的氧化还原反应，进一步提升了OER活性。表面电荷积累与电流密度之间存在“火山型”关系，表明10%的硫掺杂是实现电子性质与催化性能平衡的理想条件。该催化剂具有超过30小时的优异耐久性和92%的法拉第效率。本研究展示了硫在表面重构和晶格掺杂中的双重作用，为制备长效且高效的阴离子修饰电催化剂提供了可行的方法。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。