NiO中等离子体工程化羟基缺陷：DFT支持的光谱分析氧空穴态及其对水氧化的影响
材料科学
2026-04-28 v1 应用物理
摘要
控制地丰OER催化剂中的晶格氧反应性需要精确调控氧化物晶格中的缺陷化学。我们结合DFT+U计算与等离子体辅助合成，展示了放电中的O₂和H₂O如何调控NiO薄膜中的空位形成、电子结构和催化倾向。富氧等离子体产生孤立和簇状的Ni空位，稳定氧配体空穴态并产生浅O 2p-Ni 3d杂化能级，增强Ni-O共价性。相反，在生长过程中引入H₂O驱动局部羟基化，补偿空位诱导的Ni³⁺中心，恢复Ni²⁺类配位，抑制深双空位衍生隙态，并引入浅Ni-O-H衍生价带尾。EXAFS证实羟基化仅扰动局部环境同时保持NiO中程晶格，Ni L边光谱显示配体空穴群持续存在但重新分布。这些互补的空位和羟基化驱动途径提供了等离子体控制NiO中电子缺陷景观预定义的方法，并调控其活化以促进与OER相关的NiOOH形成。
引用
@article{arxiv.2512.12712,
title = {Plasma engineered Hydroxyl Defects in NiO a DFTSupported-Spectroscopic Analysis of Oxygen Hole States and Implications for Water Oxidation},
author = {Harol Moreno Fernandez and Mohammad Amirabbasi and Crizaldo Jr. Mempin and Andrea Trapletti and Garlef Wartner and Marc F. Tesh and Esmaeil Adabifiroozjaei and Thokozile A. Kathyola and Carlo Castellano and Leopoldo Molina Luna and Jan P. Hofmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.12712},
year = {2026}
}