氧演化反应（OER）涉及缓慢的多步质子-电子转移过程，严重限制了电化学水分解制氢的效率。[1], [2], [3], [4], [5] 因此，为了降低水分解的能量消耗，开发在高电流密度下高效运行的OER电催化剂至关重要。[6], [7], [8], [9], [10] 作为贵金属催化剂的理想替代品，地球丰富的非贵金属材料（如过渡金属氧化物、[11], [12] 硫属化合物、[13] 和磷化物、[15], [16]）已成为关键的研究目标。这些材料具有低成本、高催化活性和优异的耐腐蚀性等优点。基于过渡金属的电催化剂通常在OER过程中会发生结构重构。[17], [18], [19] 研究表明，原位动态重构的高价金属（氧）氢氧化物是OER的真正活性物种，这类重构的（氧）氢氧化物通常比直接合成的对应物具有更优异的OER活性。[20], [21], [22] 其中，铁氧氢氧化物（FeOOH）被认为是最活跃的单组分过渡金属（氧）氢氧化物之一。[23], [24] 然而，铁位点在高电流密度下容易浸出，严重影响了催化稳定性。[25] 因此，设计能够有效抑制高电流密度下铁浸出的FeOOH电催化剂至关重要。[26], [27], [28]
OER过程中的结构重构伴随着重要的氧阴离子基团的流失，而氧阴离子基团已被证明可以有效减缓铁的浸出并增强结构稳定性。[29], [30] 陈等人发现了一种双金属镧镍氧硫化物La-NiO2S，可作为电化学碱性OER的预催化剂。结合原位、非原位和理论研究，发现深度重构过程中产生的SO42-稳定吸附在原位重构的NiOOH/La(OH)3异质结构表面，从而提高了其OER活性和耐久性。[31] 苏等人通过原位生长和电沉积合成了NO2-插层的CoFe层状双氢氧化物（CoFe-LDH-NO2-），利用亚硝酸根离子（NO2-掺杂策略有效抑制了铁的偏聚，并在高电流密度下增强了OER稳定性。[32] 蔡等人通过动态调节阴离子并用高电流活化FeOOH纳米结构，实现了高活性和高稳定性的双重目标。[33] 王等人提出了一种原位电化学阴离子引导策略，证明NO3-可以显著提高FeOOH的OER活性和稳定性。[29], [34] 这些研究证实氧阴离子可以抑制铁的浸出，增强稳定性，并促进形成无序、多孔、高表面积的催化框架。同时，FeOOH本身的低电导率严重限制了其催化活性。[35] 构建合理的核壳异质结构是提高电导率的有效策略。[36] 因此，使用高导电性材料作为此类结构的核心为提高OER电催化剂的整体导电性和性能提供了有希望的途径。其中，Fe4N是一种具有优异电子导电性的金属间化合物，与大多数铁氧化物（如Fe2O3和Fe3O4）不同，后者具有半导体或绝缘体特性。其金属导电行为有助于在OER过程中高效地将电荷从基底传递到表面活性位点，特别是在高电流密度下增强反应动力学。[37], [38]
受这些进展的启发，我们通过简单的水热法结合后续的热处理和电化学活化成功制备了一种核壳结构催化剂。该催化剂以导电性Fe4N作为核心，NO3-改性的FeOOH作为壳层（NO3--FeOOH），记为Act-Fe4N/NF。金属Fe4N核心不仅通过促进高效的电荷传递来增强电导率，还通过电化学氧化生成NO3-。晶格框架内稳定的NO3-物种可以有效抑制铁的浸出，并显著提高FeOOH在高电流密度下的稳定性。表面吸附的NO3-可以调节催化剂的重构程度，优化氧中间体的吸附，并调整活性FeOOH物种的电子结构。Act-Fe4N/NF催化剂在1 M KOH溶液中表现出出色的OER性能，分别在300、500和1000 mA cm-2的电流密度下过电位为276、288和309 mV，并且可以在500 mA cm-2的电流密度下稳定运行65小时以上。
