酸素進化反応中の NiO オクタエドラへの鉄の組み込みの空間的および化学的解像度視覚化

科学分野:

• 電気化学
• 材料科学
• カタリシス

背景:

• ニッケル (水酸化物) は,酸素進化反応 (OER) の主要な電解剤である.
• 鉄の組み込みはOERの活性を大幅に高めますが,Fe種の正確な役割と触媒表面の進化は不明です.

研究 の 目的:

• OER条件下でFeを組み込む際のNiO電触媒の表面再構成と活性種形成を解明する.
• 電気化学的な水分解の過程で触媒の活性化と無活性化のメカニズムを理解する.

主な方法:

• 送電電子顕微鏡 (TEM) と組み合わせたインシット電気化学セル
• X線光電子光譜 (XPS),Raman光譜,X線吸収光譜 (XAS) を操作する.
• Fe吸収測定のための時間分解誘導結合プラズマ質譜測定法 (TR-ICP-MS).

主要な成果:

• NiO電解剤は,Fe3+の存在下で活性なNiFeの二重 (酸素) 水酸化物 (NiFe-LDH) を形成するために,応用された潜在力の下で再構成されます.
• 継続的なOERはFeOの積層の形成につながり,OERの活動が低下する.
• 触媒の無効化は,in situで形成されたNiFe-LDH種の分解に関連しています.

結論:

• この研究は,活性なNiFe-LDHの形成からFeO積層の形成とLDHの分解による無活性化までの,NiFe電触媒のダイナミックな進化を明らかにしている.
• これらの変換を理解することは,安定した効率的な電気触媒の設計に不可欠です.