工程电子和形态结构的金属-有机-框架-衍生铁-合Ni2P/NC空心多面体的增强氧气进化
Zhiyuan Xing1, Minsong Huang1, Qilu Yao1
1National Engineering Research Center for Carbohydrate Synthesis, Key Laboratory of Fluorine and Silicon for Energy Materials and Chemistry of Ministry of Education, Key Laboratory of Energy Catalysis and Conversion of Nanchang, College of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China.
Inorganic chemistry
|July 20, 2023
概括
我们开发了一种新的铁化催化剂,配有化碳外,用于高效和持久的氧气演化反应,这对于水分裂至关重要.
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:
- 开发具有成本效益和高活性的氧气电催化剂对于工业水分是必不可少的.
- 非贵金属催化剂作为代价昂贵的贵金属的替代品非常受欢迎.
- 微结构设计和电子状态调制是提高催化剂性能的关键策略.
研究的目的:
- 理性地设计和合成一种非贵金属催化剂,具有优越的氧化演化反应 (OER) 活性和耐用性.
- 通过实验和计算方法研究结构-活动关系并了解催化机制.
- 展示适用于其他相关催化材料的多功能合成策略.
主要方法:
- 采用了一种连续的金属有机框架模板策略,合成了用添加碳 (Fe-Ni2P/NC HPs) 装饰的铁添加Ni2P空心多面体.
- 评估了OER的电催化性能,使用循环电压测量和时电压测量等技术.
- 进行密度函数理论 (DFT) 计算以阐明电子结构和反应机制.
主要成果:
- Fe-Ni2P/NC HPs在10 mA cm-2时表现出超低的OER超电位228 mV,Tafel斜率为33.4 mV dec-1,表现优于商业RuO2.
- 催化剂表现出优异的长期耐用性,在210小时的OER运行中,活动衰变可以忽略不计.
- DFT的计算证实,Fe的注和碳的结合增强了导电性,并降低了OER的能量障碍,导致了快速的动力学.
结论:
- 开发的Fe-Ni2P/NC HPs代表了一种高度活跃和耐用的非贵金属电催化剂,用于氧气演化反应.
- 合理的设计策略涉及微结构控制和电子调制是有效的创建先进的催化剂.
- 合成方法很通用,可以扩展到其他过渡金属化物,硫化物和化物,用于OER应用.
