胺化CuCoO₂纳米片的格拉姆尺度溶液热合成和氧化演化反应性能的提高

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:

• 为氧化演化反应 (OER) 开发高效的电催化剂对于可再生能源技术至关重要.
• 铜氧化物 (CuCoO2) 是有前途的OER催化剂,但它们的性能和稳定性可以进一步优化.
• 将过渡金属转化为CuCoO2提供了一种调整其电子结构和催化性能的策略.

研究的目的:

• 为了合成铁 (Fe) 合的CuCoO2 (CCO) 纳米晶体,控制形态和晶相.
• 调查Fe doping对CCO的晶体结构,表面积和OER性能的影响.
• 通过实验和理论方法阐明Fe兴奋剂增强对OER活动的机制.

主要方法:

• 使用Cu-BTC-IPA和Co(NO3) 2·6H2O前体合成CuCoO2纳米晶体.
• 通过前体修饰,以各种度 (1,3,5%的度) 进行铁注.
• 结晶结构,形态和表面积的表征.
• 在1.0M KOH电解质中对OER性能进行电化学评估.
• 密度函数理论 (DFT) 计算来模拟OER机制.

主要成果:

• 在CCO网格的Cu+A位点中实现了均的Fe注,减少了颗粒大小和增加了表面积.
• 在3%的Fe-doped CCO (3FCCO) 中,表现出优越的OER性能 (η10 = 369 mV,Tafel斜率 = 69 mV dec-1).
• DFT模拟表明,铁兴奋剂降低了OER中间体的吉布斯自由能量,增强了催化活性.
• 3FCCO表现出极好的稳定性,在连续18小时的OER后,性能降低最小.

结论:

• 铁剂显著提高了CuCoO2纳米晶体的OER活性和稳定性.
• 增强的性能归因于活性位点 (Fe和Co) 的增加以及兴奋剂和宿主阳离子之间的协同效应.
• 添加的CCO为高效的水分应用提供了一个有前途的电催化剂.