背景
过渡金属羟基氧化物在多种催化氧化反应中具有巨大的潜力。 FEOOH因其天然的丰富性和成本效益而受到广泛关注。 同时，集成电催化剂可以降低接触电阻，暴露更多的活性位点，使气体溢出更直接，但集成FeOH电极的一步合成仍然是一个很大的挑战。 同时，还存在FeOH催化剂形貌调控机理不明确的问题，阻碍了其应用和发展。
电沉积通过控制电解质成分并施加电流和电压，可以快速有效地制备具有不同成分和结构的负载型催化剂。 根据泊松-玻尔兹曼模型，催化剂带负电荷表面之间的电双层（EDL）排斥力主要受其厚度（即德拜长度）的影响。 从理论上讲，改变德拜长度可以改变两个带电粒子之间的EDL排斥力，进而影响电沉积过程。
结果简介
青岛科技大学王磊教授、赖建平教授团队采用一步电沉积法合成CO引入的集成FeOOH电催化剂，并提出引入不同价态的离子，通过精确调节EDL的组成和厚度来调节FEOOH的形貌。
密度泛函理论计算和相应的物理表征共同证明，CO在FeOH结构中具有很强的电子俘获和吸氢能力，促进了FeOOH的形成和稳定性。 在不引入其他离子的情况下，Co-Feooh表现出块状结构。 在电解液中引入LA3+作为竞争性离子可以减小EDL的厚度并减弱沉积过程中的排斥力，从而产生更致密的块状结构。 相反，低价K+离子的引入可以增加EDL的厚度，增强沉积过程中的排斥力，从而形成片状结构。
电化学结果表明，与Co-FeOH和Co-FeoOH-La3+相比，Co-FeoOH-K+在碱性电解液中表现出最佳的OER活性，只需292 mV的过电位即可达到1000 mA·cm-2的电流密度。 优异的催化活性是由于co-feooh-k+的结构更薄，可以暴露更多的活性位点和更大的电化学活性面积。
综上所述，本文报道的调控策略可用于合成和调控其他过渡金属羟基氧化物的形貌，并可推广到其他催化反应中。
**导读
图1Co-FeoOh、Co-Feooh-La3+和Co-Feooh-K+的合成示意图。
图2（A） CofeoOH、（B） CofeOOH-LA3+和（C） CofeOOH-K+的SEM照片;（d） CofeoOH、（E） CofeOOH-LA3+ 和 （F） CofeOOH-K+ 的 TEM 照片;（g） CofeoOH-K+的Haadf-STEM图像及其EDX图谱。
图3（a） XRD光谱;（b） 拉曼光谱;（c） XPS全光谱;（d） O 1S xps光谱;（e） CO2P XPS光谱;（f） Fe 2PXPS光谱;（g） co-feooh 和 （h） co-feooh-h 的示意图模型。 蓝色、绿色、粉红色和白色球分别代表 Fe、Co、O 和 H 原子。 （i） FeOH和Co-FeoOh上O位的加氢形成能。
图4Co-FeoOH的生长模型（a） CoFe电解质;（b） 含M3+的COFE电解质和（c）含M+的COFE电解质。
图51 种不同催化剂合二为一电催化OER在0 M KOH溶液中的性能研究. （a） OER极化曲线;（b） 电流密度为100 mA cm mA-2和1000 mA cm-2时的过电位;（c） 塔菲尔斜坡;（d） 阻抗对比图;（e） ECSA比较表;（f） TOF对比图;（g） Co-FeoOH-K+多次循环前后的OER极化曲线，以及通过定时电流测试进行耐久性评价。 （h） Co-FeoOH-K+与先前报道的电催化剂的OER活性比较。
关于作者
赖建平青岛科技大学化学与分子工程学院教授，博士生导师，山东省泰山学者青年专家。 主要从事超小型纳米（2-5 nm）金属基能源电催化材料的研究，发表SCI论文100余篇，其中通讯作者、第一作者在Nat出版 commun.(2),chem, joule, acs cent. sci.,energy environ. sci.(2), adv. mater., adv. energy mater.(5), adv. funct. mater.(3),nano lett.(2),appl. catal. b: environ.（14）在国际知名期刊发表SCI**文章80余篇，影响因子10余篇。主持科研项目包括山东省泰山学者人才工程项目、山东省优秀青年、国家青年计划等项目。 作为主要完成者，曾获教育部优秀科研成果奖一等奖、中国颗粒学会自然科学奖二等奖、中国石油和化学工业联合会科技进步奖三等奖、中国科学院院长优秀奖等。他是《生态能源》杂志青年编辑委员会的成员。
王磊2024年获吉林大学无机化学博士学位。 长期从事无机微纳米材料的可控合成及其在绿色能源等相关领域的应用 commun., angew. chem. int. ed., adv. mater., adv. energy mater., adv. funct. mater., energy storage mater., acs nano, nano energy, acs cent. sci，appl. catal. b: environ., science china chem.在《科学中国》、《科学通报》等国内外重要学术期刊发表SCI**文章400余篇，其中通讯作者影响因子大于10180 多篇文章中的 0 篇。 作为首家获得中国石油和化学工业联合会科学技术进步奖、中国可再生能源学会科学技术人物奖等奖项。
文章信息
liu j, shi y, gu y, et al. regulate electric double layer for one-step synthesize and modulate the morphology of (oxy)hydroxides. nano research, 2023