单原子W掺杂促进氢氧化镍电催化水氧化性能

　　通过电催化氧化水来生成氧气是一个多电子多步骤的过程，其中，水的吸附以及中间体的转变过程是反应大过电位的主要原因，如何调控催化剂表面位点来促进氧气前驱体的吸附以及中间体的生成是水氧化过程的难点。陕西师范大学刘生忠课题组联合苏州大学李有勇教授以及澳大利亚纽卡斯尔大学马天翼等人，利用氢氧化镍（Ni(OH)₂）为模型催化剂，选择外层多空d轨道的钨（W）通过一步醇热法对Ni(OH)₂实现了单原子掺杂，得到的产氧性能优于文献报道值。相关研究成果发表在2019年5月14日的《Nature Communications》上。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）1W1B-XAFS实验站获得的单原子W掺杂的氢氧化镍钨元素的XAFS图谱，通过与对比钨粉末和三氧化钨，可以得出在氢氧化镍晶格里面的W元素是以W-O键的形式存在的且没有W-W键。 

　　这个研究为如何调控氢氧化镍基材料的表面位点来提高水氧化性能提供了科学的线索。在这样研究工作中，同步辐射光源帮助该研究组证实了掺杂W的存在形式，为理解该材料的水氧化机理提供了直接的证据。陕西师范大学新能源研究院教授、该研究组第一作者闫俊青副教授这样描述他们的工作：“单原子掺杂在水氧化过程中扮演着重要的角色，因为这些表面位点可以为水的吸附以及中间体的演变提供适宜的位点，从而降低水氧化过程的起始过电位和减速反应的进行。” 

　　发表文章： 

　　Junqing Yan, Lingqiao Kong, Yujin Ji, Jai White, Youyong Li, Jing Zhang, Pengfei An, Shengzhong Liu, Shuit-Tong Lee, and Tianyi Ma. Single atom tungsten doped ultrathin α-Ni(OH)₂ for enhanced electrocatalytic water oxidation Nature Communications, 10(2019), 2149.