電化學水分解是目前制備氫氣最有吸引力和最理想的技術之一，并且其還具有環(huán)境友善的特性。陽極析氧反應(OER)是一個復雜而緩慢的多電子反應(4OH^?+4e^?→O₂+2H₂O)，是整個水分解制氫系統(tǒng)的主要障礙。目前，貴金屬基化合物，如IrO₂和RuO₂，被認為是最先進的OER電催化劑。然而，貴金屬儲量稀缺和價格高昂嚴重阻礙了其大規(guī)模工業(yè)應用。因此，開發(fā)具有優(yōu)良活性和長期穩(wěn)定性的經濟高效的OER催化劑是非常必要的。

基于此，北京科技大學鄭金龍、王寧和中科院寧波材料所田子奇等通過溶劑熱法和氟化處理相結合，成功制備了由納米片組裝的Fe，F原子共摻雜空心NiO花球(Fe，F-NiO)。

其中，Fe原子摻雜可以促進Ni中心與OOH*的結合，降低反應能壘，激活其催化活性；而對于F原子，由于其高吸電子性能，促進了Ni原子呈現更高的價態(tài)(Ni³⁺)，這也可以促進含氧中間體的吸附。因此，雙原子摻雜的協(xié)同效應可以進一步提高其催化活性。

此外，根據密度泛函理論(DFT)模擬計算，受益于Fe和F共摻雜效應對Ni中心的電子結構調制，Fe，F-NiO的速率控制步驟自由能變化(RDS)為1.87 eV，顯著低于Fe-NiO (1.92 eV) ，F-NiO (2.17 eV)和原始NiO (2.23 eV)，這意味著Fe，F-NiO在OER過程中更容易產生*OH中間體；Fe，F-NiO (100)的帶隙也比NiO (100)明顯減小，這有利于在復雜的OER過程中實現快速電子轉移。

因此，制備的Fe，F-NiO催化劑具有優(yōu)異的OER活性：在10 mA cm^?2電流密度下的過電位低至215 mV，并且其在堿性介質中具有優(yōu)異的耐久性，優(yōu)于迄今為止報道的大多數過渡金屬氧化物催化劑。同時，采用Fe-Ni₂P空心球作為陰極，Fe，F-NiO作為陽極的雙電極體系在堿性介質中只需1.51 V的電池電壓即可獲得10 mA cm^?2的電流密度。

此外，以更快的SOR取代陽極OER，甚至可以降低至低于1 V的電壓輸入，同時實現陰極節(jié)能制氫和陽極降解硫基污染物。綜上，本研究不僅提供了一種經濟的、具有良好催化性能的OER電催化劑，而且為過渡金屬電催化劑的電催化性能提供了一種有價值的雜原子摻雜策略。

Dual Atoms (Fe, F) Co-Doping Inducing Electronic Structure Modulation of NiO Hollow Flower-Spheres for Enhanced Oxygen Evolution/Sulfion Oxidation Reaction Performance. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202302055