控制Fe-MOF电催化剂的电子结构,以增强水分和尿素氧化:用等离子体辅助的方法
Yanqiu Xu1, Ran Wang1, Chao Feng1
1College of Geography and Environmental Sciences, College of Chemistry and Materials Science, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China.
Journal of colloid and interface science
|July 21, 2023
概括
等离子处理在铁泡上增强基于铁的金属有机框架 (Fe-MOF),以实现高效的水分裂和尿素氧化. 这种先进的电催化剂在清洁能源应用中表现出卓越的性能和稳定性.
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:
- 设计用于水分和尿素氧化的高性能电催化剂需要精确控制电子结构和电化学表面积 (ECSA).
- 基于铁的金属有机框架 (Fe-MOF) 为催化应用提供可调节的特性.
研究的目的:
- 使用水热合成和等离子技术在Fe泡 (FF) 上开发一种现场培养的Fe-MOF电催化剂.
- 研究血处理对Fe-MOF/FF的形态和电子结构的影响,以提高催化活性.
主要方法:
- 在Fe泡上热合成Fe-MOF.
- 用不同时间处理Fe-MOF/FF的等离子处理.
- 密度函数理论 (DFT) 计算用于研究催化机制.
- 对水分和尿素氧化反应的电化学测试.
主要成果:
- 等离子处理有效地定制了Fe-MOF/FF微棒的表面形态和电子结构.
- DFT计算显示,在等离子体处理的催化剂中,水分裂和H*吸附 (HER) 的能量屏障较低,尿素氧化 (UOR) 的活性较高.
- 优化的Fe-MOF/FF表现出接近费米水平的扩展电子密度.
- 催化剂实现了高活性 (1.54V用于水分裂,1.472V用于10 mA cm-2的尿素电解),具有出色的稳定性.
结论:
- 等离子技术是通过调节电子结构和ECSA来开发多功能电催化剂的强大工具.
- 开发的Fe-MOF/FF催化剂显示出清洁能源生产 (水分) 和工业废水处理 (尿素电解) 的巨大潜力.
- 这种方法为创建具有针对要求高的电化学应用的特性的先进催化剂提供了一条途径.
