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電気化学：酸素発生におけるNiO6の可逆的な幾何形状変換の極めて重要な役割
Nature 611, 7937 doi: 10.1038/s41586-022-05296-7
フェルミ準位付近の電子状態を変化させて酸素発生反応における効率的な電子移動過程を実現することは、高性能でロバストな電極触媒の開発に重要である。電子移動は通常、金属の酸化還元化学［吸着質発生機構（AEM）、フェルミ準位付近の金属バンドを伴う］または酸素の酸化還元化学［格子酸素酸化機構（LOM）、フェルミ準位付近の酸素バンドを伴う］のいずれかを通してのみ進行し、金属の酸化還元化学と酸素の酸化還元化学は同一の電子移動経路において同時には起こらない。今回我々は、オキシ水酸化ニッケル系材料において、光をトリガーとした切り替え可能な金属酸化還元化学と酸素酸化還元化学が関与する電子移動機構を報告する。従来のAEMやLOMとは対照的に、今回提案する光トリガー共役酸素発生機構（light-triggered coupled oxygen evolution mechanism）では、単位格子が八面体（NiO6）と平面四角形（NiO4）の間で幾何形状が可逆的に変換し、酸素発生過程全体を通して（フェルミ準位付近に）交互に金属特性と酸素特性になる電子状態を実現する必要がある。この電子移動経路を利用することで、電位制限段階、すなわちAEMにおける酸素–酸素結合とLOMにおける脱プロトン化を回避できる。結果として、この経路を通して機能する電極触媒は、これまで報告された電極触媒と比べて優れた活性を示す。従って、今回提案した光トリガー共役酸素発生機構によって、酸素発生研究の場にいっそうの理解が加わると予想される。
