在氧化演化反应过程中探测兰酸盐电催化剂的表面变化
Yi-Hsuan Wu1, Marcel Janák1, Paula M Abdala1
1Department of Mechanical and Process Engineering, ETH Zürich, 8092 Zürich, Switzerland.
Journal of the American Chemical Society
|March 26, 2024
概括
在电催化过程中,氧化物 (La2NiO4+δ) 的表面重建产生了一个活性无形层. 这种自我终结的过程显著提升了氧进化反应 (OER) 的45倍.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 表面科学
背景情况:
- 了解反应条件下的金属氧化物表面动态对于催化是至关重要的.
- 在电催化剂中确定活性位点和结构-活性关系仍然是一个挑战.
研究的目的:
- 在电催化条件下研究Ruddlesden-Popper氧化物 (La2NiO4+δ) 的自发表面重建.
- 阐明重建的表面层的结构及其对氧演化反应 (OER) 活动的影响.
主要方法:
- 高分辨率扫描传输电子显微镜 (HR-STEM)
- 表面敏感的X射线光电子光谱 (XPS) 和软X射线吸收光谱 (sXAS)
- 用于OER活动测量的电化学技术
主要成果:
- 一个自我终止的表面重建La2NiO4+δ形成了一个无形的 (氧) 氧化物层 (厚度∼2 nm).
- 重建后的层中出现了大量的低协调位,并没有导致进一步的无形化.
- 与原始氧化物相比,氧进化反应 (OER) 的活性增加了45倍.
结论:
- 母氧化物的晶体结构决定了表面的重建行为.
- 在反应条件下的表面动态对于优化电催化剂性能至关重要.
- 在La2NiO4+δ上形成的无形 (氧) 氧化物显著增强了OER活性.


