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氧还原反应（OER）在水分解反应以及金属-空气电池中扮演着重要的角色。开发**的氧还原反应催化剂是目前的研究热点之一，水滑石是一类层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，LDHs，分子式为[M1-x2+Mx3+(OH)2]x+Ax/nn-·mH2O)，属于阴离子型层状材料 通过理论计算模型的模拟，探讨了以层状双金属氢氧化物（LDH）为载体的金属催化剂在氧还原反应（OER）中的催化活性及其内在反应机，以实验来验证理论。制备了负载单原子Au的NiFe LDH催化剂（sAu/NiFe LDH），并探究了其在OER反应中的活性。理论计算表明，反应的活性位点是负载在LDH之上的NiFe氢氧化物中的Fe，Fe被周围的CO32-以及H2O所稳定。Au单原子可以将电子传导至LDH，改变其电子分布状态，从而实现了OER催化性能的提升。 在理论计算过程中，使用密度泛函理论计算并辅以Hubbard-U模型（这个模型包含了色散相互作用：范德华力）来计算sAu/NiFe LDH催化剂在OER反应中的活性。结果表明，Au的引入，很大程度上降低了材料的过电势。通过对比sAu/NiFeOOH模型与sAu/NiFeOOH-NiFe LDH 模型的初试过电势，发现LDH基底也帮助降低了过电势，可能因为层板之间的CO32-离子帮助平衡氢氧化物的电荷，稳定了表面形成的NiFeOOH层（NiFeOOH对于OER过程的中间体具有吸附能）。 图1. （a）sAu/NiFe LDH的双层夹板模型；（b）sAu/NiFe LDH在OER中的反应路径，OH*、O*与OOH*是反应过程中的中间体；（c）sAu/NiFe LDH在OER反应过程中的自由能示意图。 为了验证理论计算得到的初步结论，作者制备了担载Au单原子的NiFe LDH催化剂。HADDF-STEM照片以及XANES的结果表明Au单原子的成功制备。ICP-MS给出了样品中的元素含量：Ni/Fe=7.3，Au的量占据总量的0.4 wt%。 图2. sAu/NiFe LDH的TEM照片（a），HADDF-STEM照片（b），EDS mapping图片以及Au的L3-edge的XANES谱图。 将所制备的sAu/NiFe LDH用于OER反应测试其催化活性（图3a）。当电流密度在10mA/cm2的时候，sAu/NiFe LDH的过电势在237mV，而所对比的NiFe LDH的过电势高大263mV（图3b）。循环2000次后，样品的催化活性并没有变化，表明催化剂超高的稳定性。 那么反应机理是什么样的呢？ 原位红外光谱的测试表明，在OER反应过程中，会有部分LDH转化为氢氧化物，这与理论计算的结果相同。所形成的氢氧化物是OER反应的活性物种，而且在反应结束后也并不会再变回LDH。 图3. （a）. sAu/NiFe LDH、NiFe LDH和Ti mesh在1M KOH中的循环伏安曲线（CV）；（b）过电势与塔菲尔斜率；（c）循环2000次前后的极化曲线以及不同时间下的电流密度曲线；（d）不同电势下催化剂的拉曼光谱。 供应的层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，LDHs)相关定制产品： 甲苯中层状双金属氢氧化物 三维层状双金属氢氧化物(3D-LDHs) Mg2Al-Cl层状双金属氢氧化物(LDHs) CoAl-层状双金属氢氧化物复合材料 Ni3S2@Ni-Fe层状双金属氢氧化物 层状双金属氢氧化物(Zn2A-l LDH)/聚乳酸(PLLA)纳米复合材料 六角片状层状双金属氢氧化物 谷氨酸/锌铝层状双氢氧化物纳米复合材料 层状双金属氢氧化物/碳纳米管杂化复合材料 纳米镁铝层状双氢氧化物/氧化石墨烯(MgAl-LDH/GO)杂化物 巯基化壳聚糖-吡诺克辛钠-层状双氢氧化物纳米复合物 层状双金属氢氧化物喜树碱纳米杂化物 层状双金属氢氧化物/碳纳米管杂化复合物 Mg/Al型层状双金属氢氧化物纳米杂化物 层状双金属氢氧化物(LDH), 苯丁酸氮芥(CHL)-层状双金属氢氧化物(LDHs)纳米杂化物 纳米Mg-Al层状双氢氧化物表面包覆SiO2纳米膜 聚乙烯醇/层状双金属氢氧化物复合膜 Ca-Al-Cl型层状双金属氢氧化物 聚合物/层状双金属氢氧化物复合物 聚乙烯醇/层状双金属氢氧化物 TiO_2/层状双金属氢氧化物 醋酸纤维素/层状双金属氢氧化物(LDHs)共混膜 铂/碳球@锌铁层状双金属氢氧化物复合材料 纳米Mg-Al-CO3层状双金属氢氧化物 ZnAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合材料 维褶皱状镍钴层状双金属氢氧化物 甘氨酸根插层的纳米层状双金属氢氧化物 丙烯酸酯/层状双氢氧化物纳米复合材料 光固化丙烯酸酯/层状双氢氧化物纳米复合材料 甲氨蝶呤/层状双金属氢氧化物纳米复合材料 (羟基喜树碱@胆酸钠)-层状双金属氢氧化物纳米杂化物 来曲唑-十二烷基硫酸钠(SDS)-层状双金属氢氧化物(LDHs)纳米杂化物 苯丁酸氮芥-层状双金属氢氧化物(CHL/LDHs)纳米杂化物 聚磷酸铵层状双羟氢氧化物(类水滑石)纳米复合物 三维花状水杨酸根插层的层状氢氧化物纳米材料 水杨酸根插层层状金属氢氧化物纳米棒 甲氨蝶呤(MTX)-镁铝层状双氢氧化物(Mg-Al-LDH)纳米复合材料 有机-无机杂化层状双氢氧化物纳米复合物(CG-PRN-LDH)滴眼液, 环丙沙星-层状双氢氧化物纳米杂化材料 聚酯/纳米层状多氢氧化物阻燃复合材料 纳米有机-层状复合金属氢氧化物 甲氨蝶呤/层状双金属氢氧化物(MTX/LDH)纳米复合物 Mg-Al-NO3层状双金属氢氧化物 氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物 Mg-Al层状双金属氢氧化物(LDHs) 镁铝层状双金属氢氧化物纳米片 镁铝层状双金属氢氧化物(LDHs)纳米薄片(L-LDHs). IT-层状双金属氢氧化物纳米杂化物 偏氯乙烯共聚物/层状双金属氢氧化物纳米复合材料 BIT-层状双金属氢氧化物纳米杂化物 聚苯乙烯/层状双金属氢氧化物纳米复合材料 丙烯腈-苯乙烯磺酸共聚物/层状双金属氢氧化物纳米复合材料 NiCo层状双金属氢氧化物纳米片 MgAl-TPN-十二烷基磺酸钠-层状双金属氢氧化物(MgAl-TPN-SDS-LDHs）纳米杂化物 聚乙烯醇/层状双金属氢氧化物(PVA/LDH)纳米复合材料 来曲唑-十二烷基硫酸钠-层状双金属氢氧化物（SDS/LDHs）纳米杂化物 苯丁酸氮芥-层状双金属氢氧化物CHL-LDHs纳米杂化物 温馨提示：供应的产品仅用于科研，不能用于其他用途。