電化學分解水，包括析氫反應（HER）和析氧反應（OER），是將太陽能、風能、潮汐能等可再生能源轉化為綠色氫氣的關鍵技術。 在這兩種反應中，OER都涉及多個電子轉移步驟，導致反應動力學緩慢，限制了整體能量轉換效率。 因此，開發高效能OER電催化劑對推動可持續能源轉換的發展具有重要意義。
OER過程遵循兩種被廣泛認可的機制，即吸附物析出機制（AEM）和晶格氧氧化機制（LOM）。 最近，耦合析氧機制（COM）的概念被引入，其啟動依賴於光照射和EG*波段的展寬。 與傳統的AEM通路相比，COM通路涉及氧態的直接O-O耦合，繞過AEM中的RDS。 此外，COM通路中的去質子化過程涉及在金屬帶處發生的質子轉移，然後是光誘導電子從（M-O）軌道到Dz2軌道的轉移，類似於AEM去質子化中的質子轉移。 與 LOM 相比，COM 中去質子化的能量需求較低。 因此，COM通路為開發具有更高催化效能的OER電催化劑提供了一條有前途的途徑。
然而，EG*譜帶展寬程度與OER活性增強之間的關係尚不完全清楚，尤其是EG*譜帶展寬如何影響COM機理中的RDS，這嚴重阻礙了研究人員通過COM途徑進一步優化催化劑的OER行為。 基於此，薛俊民，新加坡國立大學王小鵬Philip 習，新加坡科學技術研究局跟俞志根以Ni1-xFexoOH為模型材料，研究了EG*譜帶展寬增強基於COM的OER活性的潛在機制。 結果表明，強EG*波段展寬不僅促進了*OH的去質子化，而且通過在DZ2和A1G*之間產生寬闊的非重疊區域，提高了光子利用效率。 因此，通過實現更強的EG*頻帶展寬，可以有效緩解COM路由中的兩個RDS，從而提高OER活性。
此外，研究人員還揭示了在不同程度的EG*譜帶展寬下，在X-Niooh（X=Nis2，Nise2，Ni5P4）中促進基於COM的OER活性的相同效果，證明了這一概念的普遍性。 在此之前，人們發現更強的EG*能帶展寬將引發費公尺能級附近更多電子態的出現。 這種效應顯著促進了電子通過*OH去質子化從電催化劑轉移到外部電路，從而產生更高的OER活性（AEM途徑）。對於LOM機理，去質子化步驟通常是RDS，EG*譜帶展寬和*OH去質子化也有可能應用於LOM工藝，從而提高催化效能。 因此，增加EG*譜帶展寬可能是促進光照條件下COM參與反應的關鍵因素，甚至可能為未來設計遵循不同反應路徑的高效OER催化劑提供有價值的指導。
key role of eg* band broadening in nickel-based oxyhydroxides on coupled oxygen evolution mechanism. nature communications, 2023. doi: 10.1038/s41467-023-43302-2