钴掺杂调控NiMoO4 ·nH2 O的d带中心实现超低过电位碱性析氧反应

　　研究人员针对电解水析氧反应(OER)动力学缓慢的问题，通过钴掺杂策略精确调控NiMoO4 ·nH2 O的d带中心，优化OER中间体吸附能，成功制备出Ni0.8 Co0.2 MoO4 ·nH2 O催化剂，在100 mA cm?2 电流密度下仅需270 mV过电位，性能超越商用RuO2 ，为高效非贵金属催化剂设计提供新思路。

　　

随着化石能源危机加剧，开发可持续的氢能技术成为全球焦点。电解水制氢因其零碳排放特性备受关注，但阳极析氧反应(OER)的高过电位严重制约效率。目前商用RuO₂
/IrO₂
催化剂虽性能优异，但高昂成本阻碍规模化应用。过渡金属基材料如镍钼酸盐(NiMoO₄
)虽成本低廉，却因d带中心位置不理想导致中间体吸附能力不足。吉林大学研究团队通过钴(Co)掺杂策略，精确调控NiMoO₄
·nH₂
O的电子结构，在《Journal of Colloid and Interface Science》发表突破性成果。

研究采用两步水热法：先在泡沫镍上生长NiMoO₄
·nH₂
O纳米片基底，再通过钴盐溶液二次水热实现可控掺杂。结合X射线光电子能谱(XPS)和密度泛函理论(DFT)计算，系统分析电子结构变化。

Results and discussion
形貌表征显示Co掺杂后形成蜂窝状纳米孔结构，比表面积显著增加。XPS证实Co²⁺
与Ni²⁺
的强电子相互作用使Ni的3d轨道电子重排，d带中心上移0.35 eV。电化学测试表明Ni_0.8
Co_0.2
MoO₄
·nH₂
O在1 M KOH中仅需231 mV过电位即可达到10 mA cm^?2
，塔菲尔斜率低至48.7 mV dec^?1
。DFT计算揭示优化的d带中心使*OOH中间体吸附自由能降低1.2 eV，有效加速决速步。

Conclusions
该研究通过原子级电子结构调控，实现NiMoO₄
基催化剂OER性能突破。Ni_0.8
Co_0.2
MoO₄
·nH₂
O在100 mA cm^?2
工业级电流密度下保持50小时稳定性，全水解槽电压仅1.67 V，为目前报道的最佳非贵金属催化剂之一。这项工作不仅提供高效OER催化剂，更建立了d带中心调控与催化活性的定量关系模型，对新型催化剂设计具有重要指导意义。