石河子大学化学化工学院科研团队在电解水制氢技术领域取得重要进展，针对析氧反应（OER）动力学缓慢的瓶颈问题，利用等离子体诱导配位重构策略，制备了氟、氮共掺杂镍铁层状双氢氧化物(F,N-NiFe LDH)，深入探究了氟掺杂对过渡金属自旋态的调控作用与晶格氧活化机制。研究发现，氟掺杂可诱导形成Ni-F(O)-Fe自旋通道，重构Ni/Fe自旋态，促进*O-O*直接耦合与晶格氧反应路径的激活，同时加速电子由Ni向Fe转移，稳定高活性Ni⁴⁺并抑制Fe溶出。基于此机制所开发的F,N-NiFe LDH催化剂展现出优异的OER活性，仅需257 mV过电位即可达到100 mA cm⁻²，在碱性阴离子交换膜电解槽中实现1 A cm⁻²的工业级电流密度（电压1.92 V），并具有长达800小时的运行稳定性。该研究为设计高效稳定的电解水催化剂提供了新思路。该论文以“F-Doping-Driven Spin Reconfiguration in NiFe LDH: Unlocking Lattice Oxygen for High-Efficiency Oxygen Evolution Reaction”为题发表在高水平期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy上。我校于锋教授、王宗元教授以及香港理工大学黄海涛教授为共同通讯作者，研究生杨茜、李亚奥和孔爱群副教授为共同一作，石河子大学为第一署名及通讯单位。（）

 论文亮点

 (1)揭示了氟掺杂关键作用：(I)氟掺杂诱导形成Ni-F(O)-Fe自旋通道，可调控晶格氧自旋取向，加速*O-O*耦合并激活晶格氧反应路径。(II)氟掺杂加速了电子从Ni向Fe中心的转移。促进高活性Ni4+的生成，并稳定了Fe3+，有效抑制了铁元素的溶出。

 (2)氟介导的激活晶格氧机制：(I) F掺杂诱导Ni/Fe自旋态重构；(II)OER反应过程中发生自旋选择性电荷转移。重构的低自旋Ni4+和中自旋Fe3+促进*O-O*直接耦合形成三重态↑O-O↑，提升O2析出效率。

 (3)氟掺杂诱导的电子重排及对自旋态调控赋予F,N-NiFe LDH优越的OER活性(257 mV @100 mA cm-2)，在碱性阴离子交换膜电解槽中于1.92 V电压下达到1 A cm-2的工业级电流密度，并展现出超长稳定性(800小时)。

 图1. OER过程中Ni-F(O)-Fe的自旋态演变过程

 （图文：王宗元 初审：张海洋 复审：刘平 终审：徐炜杰）