电催化剂在析氧反应（OER）过程中的电化学重构行为是决定其性能的关键。

尽管该行为至关重要，但如何精确调控并合理引导其重构过程仍是巨大挑战。

2025年10月16日，深圳大学何传新、胡琪在国际知名期刊Advanced Materials发表题为《Switching the Oxygen Evolution Reaction Mechanism through the Creation of Disordered NiOOH Induced by Electrochemical Reconstruction》的研究论文，Shuai Qi、Jiao You为论文共同第一作者，何传新、胡琪为论文共同通讯作者。

在本文中，作者报道了一种通过同步引入非晶结构与易氧化元素（即Mo⁶⁺）来调控镍氧化物重构行为的高效策略。

具体而言，非晶结构促进了材料在低电位下的重构过程与Mo⁶⁺的氧化溶出，从而生成具有丰富缺陷的无序NiOOH（d-NiOOH）。

值得注意的是，d-NiOOH显著增强了Ni-O共价性，进而引发反应机制从吸附演化机制向晶格氧参与机制的转变。

最终，d-NiOOH展现出卓越的OER性能，在100 mA cm^-2电流密度下过电位仅为201 mV，优于有序NiOOH（286 mV）。

特别值得关注的是，以a-NiMoO为阳极催化剂组装的阴离子交换膜水电解槽可在1.79 V的低电压下实现1 A cm-2的大电流密度，性能优于大多数已报道的电催化剂。

图1. a-NiMoO与hc-NiMoO的合成、结构及组分表征.a) 催化剂合成示意图。b) a-NiMoO与hc-NiMoO的XRD谱图对比。c) a-NiMoO的SEM-EDS元素分布图。d) a-NiMoO的原子力显微镜图像（插图为对应厚度曲线）。e) a-NiMoO的高分辨透射电镜图像。f) hc-NiMoO的高分辨透射电镜图像。

图2 催化剂表面重构分析。a) 两种样品在1 M KOH中第一、二周期的循环伏安曲线。b) a-NiMoO与c) hc-NiMoO的Operando拉曼光谱。d) Ni 2p、e) Mo 3d及f) O 1s的XPS谱图对比（a-NiMoO在OER反应前后）。g) a-NiMoO与d-NiOOH的归一化Ni K边XANES谱，以标准NiO和Ni箔为参照。h) 基于Ni K边能量位移（以Ni箔和NiO为基准）确定的a-NiMoO在OER反应前后平均镍氧化态。i) R空间中的Ni K边傅里叶变换扩展X射线吸收精细结构谱。

图3 电催化OER性能评估与反应机理研究。a) d-NiOOH、o-NiOOH、RuO₂及碳纸的线性扫描伏安曲线。b) d-NiOOH、o-NiOOH与RuO₂的塔菲尔斜率。c) d-NiOOH与d) o-NiOOH在反应过程中逸出气体质谱信号（³²O₂、³⁴O₂、³⁶O₂）。e) d-NiOOH与f) o-NiOOH的Operando傅里叶变换红外光谱。

图4 密度泛函理论计算分析。a) d-NiOOH与o-NiOOH的总态密度。b) d-NiOOH与o-NiOOH中Ni 3d轨道的投影态密度能带中心。c) d-NiOOH与o-NiOOH中O 2p轨道的投影态密度能带中心。d) d-NiOOH与o-NiOOH的能带结构示意图。e) d-NiOOH表面LOM反应路径示意图（灰色、红色、粉色球体分别代表Ni、O、H原子）。f) d-NiOOH通过AEM与LOM机制进行OER各步骤的自由能变化。

图5 阴离子交换膜水电解槽性能。a) AEMWE装置组装示意图。b) 分别采用d-NiOOH/NDL与o-NiOOH/NDL作为阳极催化剂的电解槽极化曲线对比。c) 本工作AEMWE装置与文献报道数据的性能对比。d) 所得装置在1 M KOH、80°C条件下以1 A cm^-2运行100小时的耐久性测试。

综上，作者开发了一种理性结构工程策略，通过协同整合非晶结构与牺牲性Mo⁶⁺掺杂，实现对镍基催化剂电化学重构过程的精准调控。

所设计的a-NiMoO前驱体可在低电位下触发早期重构并实现Mo⁶⁺的氧化溶出，从而生成具有优化电子构型的缺陷富集d-NiOOH。

与o-NiOOH相比，d-NiOOH中的结构畸变有效增强了Ni-O共价性，激活晶格氧参与机制，促使OER反应路径从AEM转变为LOM。

最终，d-NiOOH在100 mA cm^-2电流密度下表现出201 mV的低过电位及卓越稳定性（在50 mA cm^-2下持续运行>300 h），性能显著优于o-NiOOH。

当将d-NiOOH作为阳极催化剂集成至AEMWE装置时，能在≈1.79 V电压下维持工业级电流密度（1 A cm^-2）并稳定运行超过100 h（80 ℃），展现出绿色制氢领域的实际应用潜力。

Switching the Oxygen Evolution Reaction Mechanism through the Creation of Disordered NiOOH Induced by Electrochemical Reconstruction. Adv. Mater., 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202512188.