铁 (氧) 氧化氧氧演变电催化剂:结构和组成对活性,稳定性和机制的作用
Michaela S Burke1, Matthew G Kast1, Lena Trotochaud1
1†Department of Chemistry and Biochemistry and ‡Center for Sustainable Materials Chemistry, University of Oregon Eugene, Oregon 97403, United States.
将铁 (Fe) 添加到氧化 (CoOOH) 中可以显著提高氧演化反应 (OER) 电催化剂的活性. 铁作为活性部位,而氧化提供稳定性和导电性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 氧化物和 (氧) 氧化物是氧化演化反应 (OER) 的关键电催化剂.
- 铁 (Fe) 添加增强了相关基材料的OER活性,但其在系统中的作用不太清楚.
- 电解质杂质可以将Fe引入无Fe的氧化 (CoOOH),影响其性能.
研究的目的:
- 调查Fe注对OER活性和氧化 (Co{1-x}Fe{x}{OOH}) 的特性的影响.
- 阐明Fe和Co在电催化机制和材料稳定性中的作用.
主要方法:
- 合成和表征不同Fe含量 (x) 的Co{1-x}Fe{x}OOH).
- 在OER条件下进行现场电导度测量.
- 电化学活性测试 (OER) 和稳定性研究.
- 微平衡测量以评估薄膜溶解.
主要成果:
- 与没有Fe的CoOOH相比,内在的OER活性在Fe兴奋剂 (x ≈ 0.6-0.7) 中增加了约100倍.
- 铁的结合导致了替代性兴奋剂和强烈的电子相互作用,可通过Co氧化还原波的转移来证明.
- 在OER条件下,Co{1-x) Fe{x) {OOH) 的导电性明显高于FeOOH的导电性.
- 富含铁的薄膜 (x ≥ 0.54) 显示溶解,而缺乏铁的薄膜由于相位转换而随着时间的推移呈现活性下降.
结论:
- 铁是OER在Co{1-x}Fe{x}{OOH}催化剂中的主要活性位点.
- CoOOH作为Fe活性位点的导电和稳定宿主.
- 优化的Fe兴奋剂提高了OER性能,但在实际应用中需要考虑稳定性.
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