高效OER催化剂——三元NiFeMn-LDH

水滑石类材料(LDHs)是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用组装而成化合物，具有主体层板的金属离子以及层间阴离子种类和组成可调变、合成方法简单，价格低廉等优点，因而被广泛应用于催化等领域。已有研究表明含有电化学活性金属元素的水滑石材料在超级电容器以及电催化等领域展现出良好的活性。例如，NiFe-LDH与导电基底复合具有优异的OER活性，甚至超越了贵金属催化剂，然而目前研究主要围绕二元水滑石展开，三元掺杂水滑石材料却鲜有报道。

对此，北京化工大学化工资源与有效利用国家重点实验室孙晓明教授课题组针对这一科学问题进行了仔细探讨研究，利用一锅法成功把锰元素引入水滑石层板中，合成出同时含有镍、铁、锰的三元水滑石(NiFeMn-LDH)，层板中的Mn4+很好的调节了催化剂的电子结构并提高其导电性，因而具有更优异的OER催化活性。

测试结果表明，在1mol/L的KOH电解液中，在电流密度达到20 mA cm-2时，该三元水滑石材料的过电位仅为289 mV，大大超越了二元NiFe-LDH、NiMn-LDH以及商业贵金属催化剂Ir/C，同时具有更小的Tafel斜率，仅为47 mV dec-1。此外，该催化剂也展现出优异的稳定性，在给定相应过电位的情况下，可以保持电流密度为20mA cm-2达到15小时，而在给定电流密度为10mA cm-2时，也可以保持15小时的稳定工作电压(1.54V)。因此，该掺杂三元水滑石材料在未来新型电解水催化剂以及金属-空气电池等领域具有很大的应用潜力。该结果发表在《Chemical Communications》杂志上。

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/CC/C5CC08845C

原文标题：Ternary NiFeMn Layered Double Hydroxides as High-efficient Oxygen Evolution Catalysts