氢能是一种有前景的无碳替代传统化石燃料的方式。电化学水电解为将间歇性可再生能源转化为可储存的氢气提供了可行的途径[1]、[2]、[3]、[4]。然而，传统电解过程严重依赖纯化的淡水，这在干旱地区可能造成资源紧张。因此，直接利用丰富的海水进行可持续氢气生产的海水电解方法越来越受到关注[5]、[6]、[7]、[8]。然而，海水中高浓度的氯离子带来了重大挑战[9]、[10]、[11]。竞争性的氯离子演化反应（CER）降低了氧的演化效率，同时氯离子会加速催化剂降解并影响其长期稳定性[12]、[13]、[14]、[15]。在碱性条件下，CER的热力学势比氧演化反应（OER）高约480 mV，这对OER催化剂提出了严格要求，尤其是在工业相关的电流密度（超过500 mA/cm²）下[16]、[17]、[18]、[19]。因此，开发成本低廉、活性高、稳定性好且选择性强的OER催化剂对于推进实际的海水电解应用至关重要。
过渡金属硫化物因其优异的导电性、良好的结构稳定性和低成本而成为OER催化剂的研究热点[20]、[21]、[22]、[23]。其中，基于镍的硫化物因其固有的金属特性和催化活性而尤为突出[24]、[25]、[26]、[27]。此外，在OER过程中硫化物会发生部分氧化，在催化剂表面生成硫酸根（SO₄²⁻）物种。这些生成的物种可以静电排斥氯离子，有效提高含氯电解质中的催化稳定性[28]、[29]、[30]、[31]。然而，镍硫化物在实际海水电解中的应用仍受到活性位点密度不足、长期耐久性不佳和OER选择性差的限制[32]、[33]、[34]。
异原子掺杂是一种有效的策略，可以调节催化剂的电子结构和表面性质[35]、[36]。引入铁（Fe）可以形成协同的Fe-Ni位点，优化氧中间体的吸附能量，从而提高OER活性[37]、[38]、[39]、[40]。例如，Fe掺杂可以促进NiFe基MOFs转化为高活性的非晶NiFeOOH，在仅331.72 mV的过电位下实现1000 mA/cm²的电流密度[41]。
同时，引入高电负性的氟（F）可以引起明显的电荷重新分布，提高导电性，并通过形成金属-氟键增强结构稳定性[42]、[43]、[44]。例如，F掺杂的NiFe层状双氢氧化物（F-NiFe-LDH）在碱性海水中实现了375 mV的OER过电位，并具有显著的耐腐蚀性[43]。尽管Fe掺杂和F修饰已分别进行了广泛研究，但将Fe和F作为阳离子-阴离子双掺杂结合使用可以通过强烈的协同效应进一步优化电子结构。然而，相关研究仍然较少，尤其是在工业高电流密度条件下。
受这些见解的启发，我们合理设计并合成了Fe和F双掺杂的NiS（记为Fe,F-NiS），作为一种高性能和选择性的OER催化剂。本研究系统地探讨了Fe和F双掺杂引起的形态、结构和电子变化，并展示了Fe,F-NiS出色的OER活性和耐久性。
