电化学水分解被认为是绿色氢生产中最具成本效益和清洁的方案之一，但其效率仍然受到阳极OER和阴极HER缓慢动力学的限制。因此，需要高效和耐用的电催化剂来加速每个半反应。由于过渡金属氧化物价格低廉和d电子排布，这些过渡金属基催化剂表现出比贵金属催化剂更好的HER/OER电催化活性。其中，NiFe-LDHs在碱性电解质中的水分解方面表现出非凡的前景。
研究表明，原位衍生的NiOOH被认为是OER的真正活性相。NiOOH存在两种晶体结构：β相和γ相。在γ-NiOOH的相转变过程中，H2O分子和阴离子进入NiFe-LDH导致体积膨胀，这破坏了NiFe-LDH的结构，降低了其催化活性；相比之下，β-NiOOH的相转变只涉及轻微的结构变化，这有助于维持其高催化活性。因此，为了实现高效率，必须在足够低的电位下快速形成稳定的β-NiOOH相。
近日，皇家墨尔本理工大学马天翼、太原理工大学李天保和赵敏等提出了一种新的内置电场(BEF)驱动的表面重构策略，以降低β-NiOOH形成所需的电位并防止其过氧化。
具体而言，研究人员通过工程化NiFe-LDH和锑纳米片(AMNSs)的功能，开发了一种新型的2D/2D NiFe-LDH/AMNSs电催化剂。系统的表征结果显示，在NiFe-LDH/AMNSs界面处形成的BEF大大补偿了β-NiOOH形成所需的应用电位，从而加速了其活化过程。同时，AMNSs的加入阻止了Ni的过氧化，并促进了高度稳定的β-NiOOH的形成而不是γ-NiOOH。
受益于协同效应，2D/2D NiFe-LDH/AMLNSs催化剂在1.0 M KOH电解质中仅需144和209 mV的OER过电位就能分别达到10和300 mA cm-2的电流密度，并表现出持续运行超过200小时的稳定性。
此外，2D/2D NiFe-LDH-AMNSs异质结构表现出优异的HER性能，并在实际水分解系统中显示出巨大的应用潜力。更重要的是，研究人员利用2D/2D NiFe-LDH/AMNSs分别作为阴极和阳极构建了光伏电化学(PV-EC)集成系统，该系统能够利用太阳能生产氢气。
综上，该项工作为设计具有内置电场效应的低能耗电催化剂提供了一条简便的途径，为提高氢气生产的经济性铺平了道路。
Built-in electric field in 2D/2D LDH/antimonene heterostructure to induce stable β‐NiOOH at ultralow potential for cost-effective water electrolysis. Advanced Functional Materials, 2025.DOI: 10.1002/adfm.202503596