在α-MnO2中通过Ni替换激活Mn位点
Sami M Alharbi1,2, Mohammed A Alkhalifah1,3, Benjamin Howchen1
1School of Chemistry, University of Bristol, Cantocks Close, Bristol BS8 1TS, U.K.
ACS materials Au
|January 15, 2024
概括
将纳入二氧化 (α-MnO2) 形成了独特的位点,增强了氧降解反应 (ORR) 和改变了氧演化反应 (OER). 这种修改增强了α-MnO2的作用.
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:
- 过渡金属氧化物表现出结构和成分依赖的氧化演变 (OER) 和氧化减少 (ORR) 的电催化活性.
- 氧化物是已知的ORR催化剂,而化合物则在OER中表现出色.
研究的目的:
- 为了研究将纳入α-MnO2.2.的电催化效应.
- 了解Ni的结合如何创建具有不同电子配置和催化活动的独特活跃站点.
主要方法:
- 通过热水方法合成Ni-修饰的α-MnO2.
- 使用X射线吸收光谱 (XAS),X射线衍射 (XRD),带有能量分散的X射线光谱 (TEM-EDX) 的传输电子显微镜,感应合的等离子光辐射光谱 (ICP-OES) 和X射线光电子光谱 (XPS) 的表征.
- 通过在KOH溶液中循环电量计进行电催化活性评估.
主要成果:
- 尼的纳入α-MnO2网格 (A位点) 发生在含量高达5%;较高的尼含量形成单独的尼相 (B位点).
- 的结合导致电子配置的微妙变化,显著影响伪容量反应,并揭示了与ORR相关的Mn 3d轨道.
- 站点A增强了ORR活动,而站点B减少了ORR活动,但增加了OER率.
结论:
- 改性α-MnO2对ORR和OER都具有可调节的电催化特性.
- 由Ni结合引起的电子结构修改是增强ORR活动的关键.
- 控制的结合可以选择性地为特定反应调整催化性能.
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