Acta Materialia：Mn掺杂NiOOH高效析氧机制揭秘

背景：析氧反应（OER）是可持续制氢的关键瓶颈，NiOOH作为有前景的非贵金属催化剂，其锰（Mn）掺杂能实验上显著提升活性，但传统密度泛函理论（DFT）预测过电位升高，理论与实验长期矛盾。研究目的：揭露Mn掺杂真正提升NiOOH析氧性能的本质机制，以解决理论与实验相悖的怪圈。结论：研究团队采用高精度杂化泛函（HSE06-D3）计算，结合电化学测试和表征，首次系统证明Mn增强OER的决定性因素是诱导β→γ相变，而非单纯电子调控。Mn显著降低了β→γ相变能垒（降低23%）和氧空位形成能，使γ-NiOOH更易生成；γ-NiOOH具有更优OER动力学，计算过电位降至0.459 V（低于β相0.675 V和Mn掺杂β相0.913 V）。实验证实OER过程中发生β→γ相变，起始电位降低约100 mV。该研究建立了“Mn掺杂→β→γ相变→Ni高价化→OER增强”结构-性能关系，为高性能非贵金属析氧催化剂设计提供了相变调控新思路。