超纯氢主要是在碱性条件下通过电解水所产生，但电解水的阳极析氧反应（OER）是一个四电子耦合反应，具有高过电位和缓慢的动力学，严重影响产氢效率。尽管近年来各种贵金属和非贵金属OER催化剂相继被开发，使OER效率明显得到改善，但催化剂的结构-性质关系仍未明确，这主要是由于大多数纳米结构材料呈现多晶结构，导致理论计算（通常使用单晶模型）与催化剂的客观结构之间的差异。此外，许多材料在高阳极电位下发生表面自重构，这使得确定活性位点具有挑战性。因此，有控制地构建具有足够稳定性的单晶纳米结构材料并研究其结构与OER性能势在必行。
基于上述问题，近日深圳大学刘剑洪教授、张黔玲教授团队联合北京大学颜学庆教授团队和中科院高能所郑黎荣教授开发了一种高度稳定的羟基碳酸钴（CoCH）单晶纳米阵列结构，通过合成条件的调控实现了表面铁掺杂的同时控制羟基碳酸钴单晶的生长取向，实现（210）和（2-13）晶面选择性暴露，以此研究了铁掺杂和晶面效应对于OER性能的影响。上述工作以题为《Modulating the Oxygen Evolution Reaction of Single-Crystal Cobalt Carbonate Hydroxide via Surface Fe Doping and Facet Dependence》的研究论文发表在期刊J. Phys. Chem. Lett.上，第一作者为叶盛华博士，通讯作者为郑黎荣研究员、颜学庆教授和张黔玲教授。
要点1：利用简单水热法可以在泡沫镍上生长单晶CoCH纳米带阵列结构，通过原位电化学氧化法进一步实现CoCH纳米带铁掺杂。电子衍射结果表明，单晶CoCH纳米带暴露（210）晶面。要点2：若在水热反应中加入Fe2+则改变了CoCH的生长取向，获得铁掺杂单晶CoCH纳米片阵列结构，暴露晶面为（2-13）晶面；要点3：实验结果证明，铁掺杂能够有效提升OER催化性能，且（210）晶面相比（2-13）晶面更有利于OER进行；要点4：理论研究表明，铁掺杂优化了OER活性中间物种的吸附能，（210）晶面与（2-13）晶面原子排列不同，能够影响Fe与Co之间的电子相互作用强度，进一步实现OER活性中间物种的吸附能的优化。
Shenghua Ye et al., Modulating the Oxygen Evolution Reaction of Single-Crystal Cobalt Carbonate Hydroxide via Surface Fe Doping and Facet Dependence, J. Phys. Chem. Lett.DOI: 10.1021/acs.jpclett.4c03018https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.4c03018?fig=fig4&ref=pdf
