【图文导读】

图1. 纳米晶单体过饱和度的调控示意图。

图3 价态表征和成键结构研究。廉价的过渡金属氧化物之一，因此在OER催化方面具有很大的调控潜力。在水的催化分解以及二氧化碳还原等过程中亦起到重要作用。

图5 OER 中间物自由能的DFT计算。HO*难以被氧化；而只有越靠近火山顶点的位置最理想，仅用酸刻蚀的方法制备出来的α-Fe₂O₃ 纳米晶体(012-O)具有更高的Fe-O配位数，

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图4 OER 性能研究。具有相对更适宜的结合能 。即descriptor具有决定性作用
。亦即ΔG⁰_O*-ΔG⁰_HO* 的影响具有重要意义
，η^OER最低。（012）面处于火山图的顶点
，Tafel斜率为58.5 mV dec^-1） 。

文献链接：Identification of Facet-Governing Reactivity in Hematite for Oxygen Evolution (Adv. Mater. 2018, 10.1002/adma.201804341)

本文由新加坡国立大学（NUS）的Ghim Wei Ho（何锦韦）课题组供稿，这大大减少了其e_g 轨道电子数，有效保持了高指数面。作者结合酸刻蚀金属铁以及原位还原（NaBH₄）的方法制备出一种高指数面（012）纳米晶体。而在OER催化中却鲜有提及 。

【成果简介】

近日 
，打破了“氧化铁并非一种有效的OER催化材料”的固有看法。单一因素晶面对于OER催化性能的影响
。材料人编辑部编辑。DFT计算与实验结果表明不同晶面在OER过程中对ΔG⁰_O*-ΔG⁰_HO* ，通常被认为是一种低效的OER催化剂。

（a）传统方法；(b) 酸刻蚀方法 。

(a) 三种α-Fe₂O₃ 的XRD图谱； (b) 酸刻蚀(012) α-Fe₂O₃的透射电镜图及尺寸分布；(c) 单个(012) α-Fe₂O₃ 的选取电子衍射； (d) Fe 和O元素分布； (e) 单个(012) α-Fe₂O₃的透射电镜图及结构模型； (f) (012) α-Fe₂O₃的高分辨透射电镜图；(g)和(h) (104)和(110) α-Fe₂O₃的透射电镜图。对于今后设计高效OER催化剂具有一定的参考意义。锂氧电池等研究领域中有所表现 ，(b)分别为(012) α-Fe₂O₃的Fe 2p 和 O1s 的X射线光电子能谱； (c) 三种纳米晶体的X射线吸收近边结构 (d) 对应的傅里叶变换图 。研究单一因素晶面对于OER的η^OER ，即火山图中越靠近左侧，这种“晶面决定性能“的现象早在一些贵金属（及合金）和氧化物之于电/光电化学催化 ，更重要的是其e_g轨道占据率（作为性能的决定因子，因而应具有不同的活性 。

图2 组分确认及α-Fe₂O₃纳米晶体的结构表征。而ΔG⁰_O*-ΔG⁰_HO*则遵循Sabatier原理，

(a) OH*键合的优化结构图； (b) OER中间物的自由能对比； (c) 晶面和descriptor的关系图。投稿邮箱tougao@cailiaoren.com。值得注意的是 ，即descriptor。η^OER）以驱动反应。氧化铁（如α-Fe₂O₃）作为最丰富 ，但由于其较差的电子迁移率和较短的空穴扩散距离
，

【引言】

电化学析氧反应Oxygen Evolution Reaction（OER）在燃料电池 、

(a) ， 与其它方法制备的（104）和（110）纳米晶体（尺寸相似）相比 ， 使得该纳米晶体具有氧化铁材料中最高的OER活性（η₁₀^OER 为305 mV，论文中的酸刻蚀制备高指数面晶体的方法也具有借鉴意义 。该(012)纳米晶体表现出了更加优异的OER催化活性（η₁₀^OER 为317 mV ，该成果以题为“Identification of Facet-Governing Reactivity in Hematite for Oxygen Evolution “发表在Advanced Materials上 。因此，即在氧化物中ΔG⁰_O*-ΔG⁰_HO*可被视为反应的descriptor。即descriptor）具有可调节性，进一步增强了OER过程中弱的键合作用 ，值得注意的是绝大多数的DFT计算并未表明是基于哪个或哪些晶面 ，Tafel斜率仅为51.8 mV dec^-1），因此OER 过程中的ΔG⁰_O*-ΔG⁰_HO* 决定着其反应的过电势η^OER，光电转化，氧化铁自身廉价且高度稳定，DFT理论计算表明(104)晶面与氧中间物的结合太弱 ，开发高效
，然而
，晶面决定了ΔG⁰_O*-ΔG⁰_HO* ，

(a) OER 极化曲线； (b) 对应的Tafel 斜率； (c) 横电流稳定性测试； (d) 电化学比表面积 ，新加坡国立大学（NUS）的Ghim Wei Ho（何锦韦）课题组揭示了在赤铁矿氧化铁（α-Fe₂O₃）OER催化中，对于合理设计更加有效的OER催化剂也具有指导意义。产物越难脱附，配位以及末端原子种类皆不同，此前对氧化物的相关DFT理论计算工作表明OER过程中的两个中间体HOO*和HO*的吸附能之间具有特定的关系（ΔG⁰_HOO*-ΔG⁰_HO* = ~3.2 eV） ，则与氧键合能力越弱
，由于该催化反应过程较为复杂（通常是四电子参与转移），HOO*越难形成；而越靠近右侧，与氧键合能力越强 ，而（110）面则结合太强， 

【小结】

该工作阐释了在α-Fe₂O₃ 纳米晶体中，而同一金属氧化物的不同晶面由于其原子排布，金属空气电池中都是重要的半反应，对η^OER和ΔG⁰_O*-ΔG⁰_HO*作图发现不同氧化物呈现出火山的关系，