在NiFe分层双氧化物催化剂中的间隙和表面吸收的酸盐离子协同增强氧气进化反应活性
Shiqing Ding1, Bo Zheng2, Xiaofeng Wang2
1College of Traffic Engineering, Nanjing Vocational University of Industry Technology, Nanjing 210023, China.
概括
用酸盐改性NiFe层叠的双氧化物催化剂可促进氧气演化反应 (OER) 以获得清洁能源. 这一突破通过阳离子调节优化催化活性,提高了水电解和金属空气电池的性能.
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:
- 氧化演化反应 (OER) 对碳中和至关重要,为水电解和可充电金属空气电池提供动力.
- 缓慢的质子合电子转移阻碍了OER的效率,需要催化剂来激活O-H键形成.
研究的目的:
- 开发一种简单的方法来制造酸盐修饰的NiFe层状双氧化物 (NiFe LDH) 催化剂.
- 调查酸盐离子在提高OER性能方面的作用.
主要方法:
- 一步式水热合成PO43-修饰的NiFe LDH.
- 电催化测试用于评估OER活动.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以阐明机制.
主要成果:
- 优化的催化剂在10 mA cm-2.2时表现出267 mV的低超电位.
- 酸离子调节了催化剂形态,结晶性,组成和电子结构.
- DFT揭示了介质和表面吸附的PO43-离子通过减少Gibbs自由能量以形成*OOH和稳定中间体来促进OER.
结论:
- 酸盐离子的相互作用和表面吸收的协同效应显著增强了NiFe LDH中的OER活性.
- 对酸盐离子度的精确控制是平衡热力学和动力学因素以获得最佳的催化性能的关键.
- 这项研究加深了对OER电催化中的离子影响的理解.
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