為實現(xiàn)零碳經(jīng)濟，設(shè)計高效、低成本的陽極催化劑是實現(xiàn)電解水綠色制氫和生物質(zhì)電氧化升級的關(guān)鍵。由于固有的氧化還原特性，鎳基非貴金屬電催化劑被認為是潛在的候選者，但對鎳位點配位環(huán)境的活性調(diào)控機制仍然缺乏深入理解。 

　　近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所王家成研究員團隊在前期研究中發(fā)現(xiàn)磷酸根陰離子可有效調(diào)控鎳位點的電子結(jié)構(gòu)，增強鎳氧共價性，提升其析氧活性（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 3773-3780; VIP）。在此基礎(chǔ)上，該團隊首次提出了含氧陰離子調(diào)控鎳基電催化劑配位環(huán)境的設(shè)計理念，揭示了含氧陰離子在甲醇氧化反應(yīng)中的不同作用機制。該工作通過對鎳基類金屬（NiP_x、NiS_x和NiSe_x）進行陽極電化學(xué)氧化，原位構(gòu)建具有不同含氧陰離子配位的無定形羥基氧化鎳（NiOOH-TO_x）。研究表明，NiOOH-PO_x 顯示出最優(yōu)的局部配位環(huán)境，提高了Ni位點對甲醇選擇性氧化成甲酸鹽的電催化活性。實驗和理論計算結(jié)果表明，NiOOH-PO_x具有最優(yōu)的OH*和甲醇吸附能力，含氧陰離子PO_x優(yōu)化了Ni位點的d帶中心，有效提升了電催化活性。該研究為通過含氧陰離子調(diào)節(jié)活性中心配位環(huán)境以促進有機分子電轉(zhuǎn)化提供了新的觀點。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊Nature Communications, 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-30670-4。 

　　論文第一作者為上海硅酸鹽所和北京工業(yè)大學(xué)聯(lián)培博士研究生李善霖，蘇州科技大學(xué)馬汝廣教授為共同第一作者，通訊作者為王家成研究員。北京工業(yè)大學(xué)劉丹敏研究員，盧岳副研究員等為該研究提供了大力支持。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項目、重大研究計劃培育項目和上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人等項目的資助和支持。 

　　相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-30670-4

構(gòu)筑不同含氧酸陰離子調(diào)控的Ni活性位點及其電催化甲醇氧化性能