Acta Materialia：Mn掺杂NiOOH高效析氧机制揭秘

本文针对NiOOH基催化剂中Mn掺杂提升析氧反应（OER）性能但传统DFT计算预测过电位升高的矛盾，利用杂化泛函（HSE06-D3）计算与电化学实验，揭示了Mn掺杂通过促进NiOOH从β相到γ相的相变而增强OER的机制。研究发现，Mn掺杂本身不直接提高β-NiOOH活性，而是显著降低β→γ相变能垒并促进氧空位形成，使催化活性更高的γ-NiOOH更易生成。计算表明，Mn掺杂的γ-NiOOH过电位可降至0.459 V，远低于β-NiOOH的0.675 V。实验验证了OER过程中相变发生，起始电位降低约100 mV。该工作建立了“Mn掺杂→β→γ相变→Ni高价化→OER增强”的结构-性能关系，为设计高性能非贵金属析氧催化剂提供了相变调控的新思路。