Estructura y Catálisis de NiOOH: Avances Recientes en Simulación Atómica

NiOOH es uno de los catalizadores más prometedores para la electrooxidación del agua y moléculas orgánicas. Junto con la larga práctica experimental para optimizar el catalizador, se han realizado simulaciones atómicas, principalmente basadas en cálculos de teoría de funcionales de densidad (DFT), en los últimos años para revelar la estructura atómica de NiOOH y el mecanismo de reacción en catálisis. Debido tanto a la complejidad estructural como a la dificultad en el cálculo de la estructura electrónica, existen grandes preocupaciones sobre la precisión de los métodos de primeros principios y la validez de los modelos estructurales. Esta Perspectiva sirve para ofrecer un resumen del estado actual de la simulación atómica sobre la estructura y catálisis de NiOOH. Primero presentamos las fases y estructuras de NiOOH obtenidas por los últimos métodos de optimización global en combinación con potenciales de aprendizaje automático. Luego se describen las estructuras electrónicas de NiOOH comparando el rendimiento de diferentes niveles teóricos, en particular, aquellos basados en PBE+U y funcionales híbridos en cálculos DFT. Finalmente, tomando la reacción de evolución de oxígeno de la separación del agua como ejemplo, elaboramos el mecanismo catalítico sobre superficies de NiOOH puras, defectuosas y dopadas con Fe y ofrecemos información sobre la actividad excepcional del sistema dopado. También se discuten las direcciones futuras para investigaciones teóricas sobre NiOOH.