镍铁层状双氢氧化物表面组装氨基功能化石墨烯量子点实现工业级电流密度下的高效电催化析氧反应

（编辑推荐）本研究创新性地通过M-N配位将氨基功能化石墨烯量子点(NGQDs)组装到NiFe LDH表面，利用NGQDs的sp2共轭特性调控金属中心电子分布，优化O-O耦合决速步(RDS)，同时静电排斥作用扩大层间距促进OH-扩散，最终在1.0 A cm-2工业级电流密度下实现336 mV的低过电位和500小时稳定性，为工业电解水提供了新型催化剂设计范式。

　　

亮点

• 通过金属-氮(M-N)配位实现NGQDs在NiFe LDH表面的定向组装

• NGQDs的π共轭域诱导Ni/Fe中心电子转移形成高价态金属位点

• 原位红外证实决速步(RDS)从*O形成转变为O-O耦合过程

• 量子点边缘静电排斥效应使层间距扩大至促进OH^-扩散

化学试剂

实验所用硝酸镍(Ni(NO₃)₂·6H₂O)、硝酸铁(Fe(NO₃)₃·9H₂O)等试剂均为分析纯，芘购自Sigma-Aldrich公司。

NiFe LDH/NGQDs电极的合成与表征

如图1a所示，通过尿素水解水热法合成NiFe LDH后，利用M-N配位作用将直径2.3 nm的NGQDs（晶格间距0.211 nm对应石墨烯(100)晶面）组装到LDH表面。红外光谱显示NGQDs特征-NH和C=C键成功锚定。

结论

本研究开发的新型表面修饰策略，通过M-N配位将NGQDs组装到NiFe LDH表面，相比传统水热法更便捷。NGQDs的sp²共轭域像"电子抽气泵"般重塑金属中心电子结构，同时其边缘排列产生的静电排斥效应形成"离子高速公路"，双管齐下实现了工业级电流密度下的高效OER催化。