近日，我校木本油料资源利用全国重点实验室/生物质材料科学与技术教育部重点实验室李坚、高丽坤团队，在中国卓越期刊Carbon Energy上发表了题为“Fe‐Facilitated Deep Reconstruction of Ni₃S₂Toward Superior Oxygen Evolution”研究论文。该研究以微晶纤维衍生碳为载体构建高效电催化析氧反应（OER）催化剂，并通过原位表征与理论计算相结合，系统阐明了铁（Fe）取代诱导镍基硫化物深度重构的核心机制，为生物质材料高值化利用提供了新思路。

研究指出，镍基硫化物，如Ni₃S₂，被视为高效的OER催化剂之一。但其Ni‒S键键长较短且键能较强，阻碍了其重构形成活性更高的羟基氧化物。阴离子诱导、结构调控、缺陷工程等策略可有效激活表面重构过程。然而，如何实现Ni₃S₂的深度重构仍有待探索。

该研究团队提出以微晶纤维素衍生碳为载体，成功制备出氮硫共掺杂微晶纤维素衍生碳负载镍基硫化物纳米颗粒（Ni_xFe_yS/NS@C）催化剂。其中，微晶纤维素表面的丰富的羟基（–OH）可与金属前驱体相互作用，实现金属活性组分的均匀负载，还能抑制煅烧过程中金属纳米颗粒的团聚，保障金属活性组分的分散性。

原位拉曼光谱与密度泛函理论（DFT）计算结构进一步表明，Fe取代可打破Ni₃S₂的结构稳定性，触发催化剂的深度重构为羟基氧化物，进而显著提升OER活性。催化剂的深度重构过程主要起始于Fe位点，同时伴随Ni‒O键的形成以及S阴离子氧化为SO₄²⁻析出，最终深度重构为镍铁羟基氧化物（DR-(Ni,Fe)OOH）。DFT计算证实，Fe取代及高活性DR-(Ni,Fe)OOH的形成可以有效调控催化剂的能带结构，降低OER反应能垒，从而改善催化剂的OER性能。

论文连接：https://doi.org/10.1002/cey2.70136