01、研究背景

随着全球能源需求的持续增长和化石燃料的日益枯竭，开发清洁、高效的能源转换与存储技术变得尤为重要。氢能作为一种理想的清洁能源，其生产方式备受关注。电解水制氢虽然环境友好，但高纯度淡水的稀缺性限制了其大规模应用。

相比之下，海水电解制氢因海水储量丰富而显示出巨大潜力。然而，海水电解过程中存在诸多挑战，如氯离子（Cl^-）的竞争性氧化反应、电极腐蚀及杂质干扰等，这些问题严重制约了海水电解制氢技术的工业化应用。

因此，开发高效、稳定的海水电解催化剂成为当前研究的核心。

02、创新亮点

（1）低成本高活性催化剂

NiFe-LDH因其低成本、资源丰富及优异的OER活性，成为海水电解阳极催化剂的理想选择。其独特的层状结构和高比表面积提供了丰富的活性位点，显著增强了电催化性能。

（2）制备方法多样

本文综述了NiFe-LDH的多种制备方法，包括水热法、电沉积法及溶剂热法等，这些方法各具特色，能够精确调控催化剂的微观结构与宏观性能，满足不同应用场景的需求。

（3）改性策略丰富

针对NiFe-LDH在海水氧化中存在的活性位点暴露有限、电子传导能力差等问题，本文系统总结了插层工程、元素掺杂和异质结构设计等改性策略。这些策略通过增加活性位点数量、优化反应路径及提升抗腐蚀性，显著提高了NiFe-LDH的催化性能与稳定性。

（4）系统性与全面性

本文不仅介绍了NiFe-LDH的基本晶体结构和制备方法，还深入分析了其改性策略及在海水电解中的应用进展，为后续研究提供了全面的理论支撑与方向展望。

03、图文展示

图1（a）碱性/中性条件和（b）酸性条件下OER的AEM途径示意图；（c）LOM途径

Fig. 1 Schematic diagram of the AEM pathway of OER under (a) alkaline/neutral conditions and (b) acidic conditions；(c) LOM approach

图2（a）水热法合成Ce-NiFe-LDH/NF的过程示意图 ；（b）电沉积法合成CeNiFe@CuO的示意图 ；（c）溶剂热法合成NiFe-LDH/MOF的过程示意图

Fig. 2 (a) Schematic diagram of the process for synthesizing CE-NiFe-LDH/NF by the hydrothermal method；(b) schematic diagram of the electrodeposition synthesis of CeNiFe@CuO；(c) schematic diagram of the process for synthesizing NiFe-LDH/MOF by solvothermal method

图3 （a）BZ阴离子插入策略对稳定海水氧化的示意图；（b）BZ-NiFe-LDH/C在碱性海水中1.9 V电解30 h的原位拉曼光谱 ；（c）NiFe-LDH-CO₃^2-的制造过程的示意图；（d）NiFe-LDH-CO₃^2-的抗氯腐蚀示意图 ；（e）碱性纯水和碱性海水中测量的NiFe-LDH的原位拉曼等值线图；（f）碱性海水中结构演化和OER机理转换示意图

Fig. 3 (a) Schematic diagram of the BZ anion insertion strategy for stabilizing seawater oxidation；(b) in-situ Raman spectroscopy of BZ-NiFe-LDH/C electrolyzed at 1.9 V for 30 h in alkaline seawater；(c) schematic diagram of the manufacturing process of NiFe-LDH-CO₃^2-；(d) schematic diagram of chlorine corrosion resistance of NiFe-LDH-CO₃^2-；(e) in-situ Raman contour maps of NiFe-LDH measured in alkaline pure water and alkaline seawater；(f) schematic diagram of structural evolution and OER mechanism conversion in alkaline seawater

图4 （a）Ce-NiFe-LDH/NF和NiFe-LDH/NF在1 A/cm²下的计时电位曲线 ；（b）Ni_xFe_yOOH和BaSO₄-Ba暴露表面上有或没SO₄^2-的电解质系统的经典分子动力学模拟 ；（c）碱性海水中几小时稳定性催化剂和千小时稳定性催化剂的电化学过程示意图

Fig. 4 (a) Chronopotentiometric curves of Ce-NiFe-LDH/NF and NiFe-LDH/NF at 1 A/cm² ；(b) classical molecular dynamics simulations of electrolyte systems with or without SO₄^2- on exposed surfaces of Ni_xFe_yOOH and BaSO₄-Ba ；(c) schematic diagrams of electrochemical processes of catalysts with stability for several hours and those with stability for a thousand hours in alkaline seawater

图5（a）催化剂表面离子分布示意图；（b、c）NiMoO₄、NiFe-LDH和NiFe-LDH/NiMoO₄表面OH^-和Cl^-离子浓度的模拟结果；（d）NiFe-LDH/NiCo₂O₄的三维电荷密度差图像（侧视图：电荷耗尽（蓝色区域）和电荷积累（黄色区域））；（e）LTH和MXene之间的电子通信示意图

Fig. 5 (a) Schematic diagram of ion distribution on the catalyst surface；(b), (c) simulation results of OH^- and Cl^- ion concentrations on the surfaces of NiMoO₄, NiFe-LDH and NiFe-LDH/NiMoO₄；(d) three-dimensional charge density difference image of NiFe-LDH/NiCo₂O₄ (side view: charge depletion (blue area) and charge accumulation (yellow area))；(e) schematic diagram of electronic communication between LTH and MXene

04、结论

NiFe-LDH作为一种低成本、高活性的海水电解阳极催化剂，因其独特的层状结构和优异的电化学性能，在海水电解领域展现出广阔的应用前景。通过水热法、电沉积法及溶剂热法等多种制备方法，可以精确调控NiFe-LDH的微观结构与宏观性能。

同时，插层工程、元素掺杂和异质结构设计等改性策略显著提升了NiFe-LDH在海水氧化中的催化性能与稳定性。尽管已取得显著进展，NiFe-LDH仍面临Cl^-阻挡层阻碍OH^-传输、海水杂质影响未系统研究等挑战。

未来研究需加强共掺杂与缺陷工程研究，发展更适应海水电解的理论与方法；同时，结合DFT计算与原位表征，揭示OER/CER中间体行为，为理性设计高选择性催化剂提供依据；并开发大面积、低成本、耐腐蚀电极，推动海水电解制氢技术向规模化应用发展。